Question

【題目】某化學興趣小組在制取氧氣時，用帶火星木條伸入瓶中發(fā)現(xiàn)沒有復燃，對于此問題展開探究。

[提出假設]氣體中氧氣體積分數(shù)達到多少時才能使帶火星的木條復燃?

(設計方案)

實驗編號	1	2	3	4	5	6	7	8	9
瓶中水量	10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%
氧氣體積分數(shù)	28.9%	36.8%	44.7%	52.6%	60.5%	68.4%	76.3%	84.2%	92.1%
帶火星木條的狀況	微亮	亮	很亮	復燃	復燃

[實驗探究]寫出用過氧化氫溶液制取氧氣化學方程式_______。

[反思評價]

(1)你認為能使帶火星木條復燃的所需氧氣體積分數(shù)的取值范圍為_________。

(2)同學們結(jié)合教材中提到驗證空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗(如圖所示)，你認為該實驗測量的氧氣體積分數(shù)精確嗎?_______，請說明理由_______。

[交流表達]為此該小組進一步探究，對上述實驗進行了改進，設計如下圖實驗，請回答下列問題:

(1)鐵生銹過程發(fā)生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe(OH)2],寫出該反應的化學方程式_________。

測量項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	集氣瓶 (扣除內(nèi)容物) 和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算，改進實驗后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是____________(計算結(jié)果精確到0.1%)。

(3)此實驗中食鹽水的作用是__________________。

(4)從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更高的原因是①________；②_________。

Answer 1

【答案】 ≥52.6% 不精確 紅磷熄滅時，瓶中還含有氧氣，所以測量不精確 20.2% 加快鐵生銹 鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確 測量時考慮到導管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確

【解析】

[實驗探究]用過氧化氫溶液制取氧氣的化學反應原理是過氧化氫在二氧化錳的作用下分解生成氧氣和水，方程式：；

[反思評價]

(1)由表格中數(shù)據(jù)可知，能使帶火星木條復燃的所需氧氣體積分數(shù)的取值范圍為大于等于52.6% ；

(2)教材中提到驗證空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗(如圖所示)，該實驗測量的氧氣體積分數(shù)不精確，因為當裝置內(nèi)氧氣的濃度降低到一定程度時，燃燒的紅磷即可熄滅，此時容器內(nèi)還有氧氣，所以測定結(jié)果偏小；

[交流表達] (1)鐵生銹過程發(fā)生復雜的化學反應，首先是鐵與氧氣、水反應生成氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應前后原子的種類、個數(shù)不變，該反應的化學方程式；

(2) 改進實驗后，燒杯中減少的水的體積等于消耗氧氣的體積，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算，測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是：

(3)鐵的生銹速率受很多因素影響，如溫度、濕度、純度等，此實驗中食鹽水的作用是加速銹蝕；

(4)從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更高的原因是①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確；②測量時考慮到導管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實驗結(jié)果更準確。