Question

【題目】為了測定空氣中氧氣含量，某興趣小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究：

Ⅰ．燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量。

甲組同學(xué)按照教材內(nèi)容設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)裝置。

【實(shí)驗(yàn)原理】利用紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷固體，集氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，燒杯內(nèi)水倒流。寫出紅磷在空氣中燃燒的化學(xué)式表達(dá)式_________。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

（1）用彈簧夾夾緊橡皮管；

（2）點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞；

（3）___________________（補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟）；

（4）觀察水倒流至集氣瓶并記錄水面的變化情況。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)操作完全規(guī)范下，集氣瓶內(nèi)上升的水面仍然始終小于理論值。

【拓展研究】查閱資料得知，當(dāng)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)降至約為7%以下時(shí)，紅磷不再燃燒，由此可知，燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準(zhǔn)確的原因的是_______________。

Ⅱ．探究某脫氧劑的成分（由兩種單質(zhì)組成）及利用該脫氧劑測定空氣中氧氣含量

①探究脫氧劑成分。

【實(shí)驗(yàn)觀察】脫氧劑為灰黑色粉末，若在空氣中放置一段時(shí)間，有紅棕色固體生成。

【實(shí)驗(yàn)猜想】根據(jù)顏色變化，猜想該脫氧劑中含有鐵，其化學(xué)式是_____。

【驗(yàn)證猜想】用磁鐵吸引，說明含有鐵。

【實(shí)驗(yàn)探究】新取一定量的脫氧劑，將已驗(yàn)證的成分分離．取剩余固體與少量CuO混合，置于圖2裝置中加熱（碳會(huì)與氧化銅反應(yīng)生成CO2）．一會(huì)兒觀察到澄清石灰水變渾濁。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】該脫氧劑中還含有碳粉，請寫出澄清石灰水變渾濁的化學(xué)式表達(dá)式：

_____________。

②測定空氣中氧氣含量

使用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理是利用脫氧劑中鐵在常溫下能夠消耗裝置內(nèi)氧氣，但實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行的操作是_____________________，具體操作是先夾緊彈簧夾，將注射器活塞向外拉一定距離，_____________________（完善操作、現(xiàn)象與結(jié)論）。

【實(shí)驗(yàn)過程】

步驟1：在注射器中放入足量脫氧劑粉末，封閉；

步驟2：打開彈簧夾，將活塞向右拉至一定距離，關(guān)閉彈簧夾；

步驟3：不斷輕輕晃動(dòng)注射器，至活塞位置不再發(fā)生變化。

【數(shù)據(jù)處理】

（1）實(shí)驗(yàn)中需要記錄的數(shù)據(jù)有_____（填字母）。

A．反應(yīng)前注射器中原有空氣的體積 B． 反應(yīng)后注射器中剩余氣體的體積

（2）上述實(shí)驗(yàn)測定過程至少需要重復(fù)兩次，其目的是_____________________，最終計(jì)算得出氧氣約占空氣的體積分?jǐn)?shù)。

【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點(diǎn)是_______。

Answer 1

【答案】 4P+5O22P2 O5 反應(yīng)完全后，冷卻至室溫，打開止水夾 紅磷不能將氧氣耗盡 Fe CO2+Ca(OH)2== CaCO3+H2O 檢查氣密性 松手后注射器活塞恢復(fù)到原位，說明氣密性良好 B 減小實(shí)驗(yàn)誤差 略

【解析】【實(shí)驗(yàn)原理】紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：P+5O22P2O5；

【實(shí)驗(yàn)步驟】本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；紅磷要足量；燃燒結(jié)束，冷卻的室溫，再打開止水夾；

【拓展研究】查閱資料得知，當(dāng)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)降至約為7%以下時(shí)，紅磷不再燃燒，由此可知，燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準(zhǔn)確的原因的是紅磷不能將氧氣耗盡；

Ⅰ中，通過實(shí)驗(yàn)分析可知：根據(jù)顏色變化，猜想該脫氧劑中含有Fe，因?yàn)槿粼诳諝庵蟹胖靡欢螘r(shí)間，有紅棕色固體生成；鐵粉的檢驗(yàn)方法是：用磁鐵吸引或加入鹽酸有氣泡；新取一定量的脫氧劑，將已驗(yàn)證的成分分離．取剩余固體與少量CuO混合，置于圖2所示裝置中加熱；一會(huì)兒觀察到黑色固體變紅色，同時(shí)澄清石灰水變渾濁，說明還有碳，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀和水，澄清石灰水變渾濁的化學(xué)式表達(dá)式：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；

2．Ⅱ中，【數(shù)據(jù)處理】使用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先進(jìn)行的操作是：檢查裝置的氣密性；具體操作是先夾緊彈簧夾，將注射器活塞向外拉一定距離，松手后注射器活塞恢復(fù)到原位，說明氣密性良好；

實(shí)驗(yàn)中需要記錄的數(shù)據(jù)是：注射器原來的空氣的體積、反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積；上述實(shí)驗(yàn)測定過程至少需要重復(fù)兩次，其目的是：使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確；

【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點(diǎn)是：不受氧氣含量多少的影響，使結(jié)果更準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)操作簡單，不污染空氣等。