Question

15．空氣中氧氣含量測定再認(rèn)識．

【你知道嗎】通過實驗（圖1）測定了空氣組成的科學(xué)家是C．
A．門捷列夫   B．達(dá)爾文   C．拉瓦錫  D．牛頓
【實驗回顧】實驗室常用圖2所示的方法測定空氣中氧氣的含量，寫出紅磷燃燒的化學(xué)方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅ ．為保證測定結(jié)果，實驗中所取紅磷必須足量．
同學(xué)們發(fā)現(xiàn)利用圖2裝置進行實驗時，在集氣瓶外點燃紅磷，一方面會造成空氣污染，另一方面伸進集氣瓶速度慢了會影響測定結(jié)果．他們查閱資料發(fā)現(xiàn)白磷40℃即可燃燒，燃燒產(chǎn)物與紅磷相同，于是改進裝置（圖3）重新探究．
【實驗探究】先在容積為200.0mL的集氣瓶里裝進50.0mL的水，再在量筒內(nèi)裝入100.0mL的水，然后按圖連好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點燃．
（1）集氣瓶里預(yù)先裝進的水，在實驗過程中除了能夠加快集氣瓶冷卻，還起到吸收五氧化二磷作用．（寫出一種即可）
（2）如果白磷停止燃燒時立即記錄量筒內(nèi)剩余水的體積，則會導(dǎo)致測定結(jié)果偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（3）如果實驗結(jié)束時量筒內(nèi)剩余水的體積是73.0mL，則測得的空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為18%．（用百分?jǐn)?shù)表示）
【拓展延伸】圖4所示裝置可用于測定空氣中氧氣的含量，其中與集氣瓶相連的壓強傳感器等電子設(shè)備能將集氣瓶內(nèi)氣體壓強精確地記錄并保存下來．圖5、圖6是用該裝置測得的紅磷和木炭分別在集氣瓶中燃燒的壓強-時間關(guān)系圖（該裝置氣密性良好，p₀是集氣瓶內(nèi)初始?xì)鈮海琾和p′分別是反應(yīng)結(jié)束后恢復(fù)到室溫時集氣瓶內(nèi)的氣壓）．

（1）寫出木炭燃燒的化學(xué)方程式C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂．該實驗中能否利用
木炭燃燒測定空氣中氧氣含量，并說明理由不能，是因為木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳?xì)怏w．
（2）從微觀角度解釋圖5中反應(yīng)開始時集氣瓶中壓強瞬間變大的原因是反應(yīng)放熱，導(dǎo)致集氣瓶中的微粒之間的間隔變大．
【交流反思】小明提出能否用鐵絲代替上述實驗中的紅磷測定空氣中氧氣含量，同學(xué)們一致反對，理由是鐵絲在空氣中不能燃燒．寫出鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

Answer 1

分析 通過實驗（圖1）測定了空氣組成的科學(xué)家是拉瓦錫；
【實驗回顧】
紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷；
【實驗探究】
五氧化二磷易溶于水；
根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算空氣中氧氣的含量；
【拓展延伸】
碳燃燒生成二氧化碳?xì)怏w；
鐵在空氣中不能燃燒，在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵．

解答 解：通過實驗（圖1）測定了空氣組成的科學(xué)家是拉瓦錫．
故填：C．
【實驗回顧】
紅磷燃燒的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅，為了保證測定結(jié)果，實驗中所取紅磷必須足量．
故填：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；足量．
【實驗探究】
（1）集氣瓶里預(yù)先裝進的水，在實驗過程中除了能夠加快集氣瓶冷卻，還起到吸收五氧化二磷的作用．
故填：吸收五氧化二磷．
（2）如果白磷停止燃燒時立即記錄量筒內(nèi)剩余水的體積，由于溫度過高而導(dǎo)致進入集氣瓶中的水偏少，從而導(dǎo)致測定結(jié)果偏小．
故填：偏小．
（3）如果實驗結(jié)束時量筒內(nèi)剩余水的體積是73.0mL，則測得的空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{100mL-73.0mL}{150mL}$×100%=18%，
故填：18%．
【拓展延伸】
（1）木炭燃燒的化學(xué)方程式為：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；
該實驗中不能用木炭燃燒測定空氣中氧氣含量，這是因為木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，會導(dǎo)致水不能進入集氣瓶．
故填：C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂；不能，是因為木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳?xì)怏w．
（2）圖5中反應(yīng)開始時集氣瓶中壓強瞬間變大的原因是反應(yīng)放熱，導(dǎo)致集氣瓶中的微粒之間的間隔變大，從而導(dǎo)致壓強增大．
故填：反應(yīng)放熱，導(dǎo)致集氣瓶中的微粒之間的間隔變大．
【交流反思】
鐵絲在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
故填：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．