Question

【題目】為了測定空氣中氧氣含量，某興趣小組設計以下實驗進行探究：

Ⅰ．燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量。

甲組同學按照教材內容設計了如圖1實驗裝置。

【實驗原理】利用紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷固體，集氣瓶內壓強減小，燒杯內水倒流。寫出紅磷在空氣中燃燒的化學式表達式_________。

【實驗步驟】

（1）用彈簧夾夾緊橡皮管；

（2）點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞；

（3）___________________（補全實驗步驟）；

（4）觀察水倒流至集氣瓶并記錄水面的變化情況。

【實驗結論】多次實驗發(fā)現，在實驗操作完全規(guī)范下，集氣瓶內上升的水面仍然始終小于理論值。

【拓展研究】查閱資料得知，當空氣中氧氣的體積分數降至約為7%以下時，紅磷不再燃燒，由此可知，燃燒紅磷法測定結果不夠準確的原因的是_______________。

Ⅱ．探究某脫氧劑的成分（由兩種單質組成）及利用該脫氧劑測定空氣中氧氣含量

①探究脫氧劑成分。

【實驗觀察】脫氧劑為灰黑色粉末，若在空氣中放置一段時間，有紅棕色固體生成。

【實驗猜想】根據顏色變化，猜想該脫氧劑中含有鐵，其化學式是_____。

【驗證猜想】用磁鐵吸引，說明含有鐵。

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

【實驗結論】該脫氧劑中還含有碳粉，請寫出澄清石灰水變渾濁的化學式表達式：

_____________。

②測定空氣中氧氣含量

使用圖3裝置進行實驗，實驗原理是利用脫氧劑中鐵在常溫下能夠消耗裝置內氧氣，但實驗前應先進行的操作是_____________________，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、現象與結論）。

【實驗過程】

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，關閉彈簧夾；

步驟3：不斷輕輕晃動注射器，至活塞位置不再發(fā)生變化。

【數據處理】

（1）實驗中需要記錄的數據有_____（填字母）。

A．反應前注射器中原有空氣的體積 B． 反應后注射器中剩余氣體的體積

（2）上述實驗測定過程至少需要重復兩次，其目的是_____________________，最終計算得出氧氣約占空氣的體積分數。

【實驗評價】與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是_______。

Answer 1

【答案】 4P+5O22P2 O5 反應完全后，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到原位，說明氣密性良好 B 減小實驗誤差 略

【解析】【實驗原理】紅磷燃燒生成五氧化二磷，反應的化學方程式為：P+5O22P2O5；

【實驗步驟】本實驗成功的關鍵是：裝置要嚴密；紅磷要足量；燃燒結束，冷卻的室溫，再打開止水夾；

【拓展研究】查閱資料得知，當空氣中氧氣的體積分數降至約為7%以下時，紅磷不再燃燒，由此可知，燃燒紅磷法測定結果不夠準確的原因的是紅磷不能將氧氣耗盡；

Ⅰ中，通過實驗分析可知：根據顏色變化，猜想該脫氧劑中含有Fe，因為若在空氣中放置一段時間，有紅棕色固體生成；鐵粉的檢驗方法是：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；一會兒觀察到黑色固體變紅色，同時澄清石灰水變渾濁，說明還有碳，二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白色沉淀和水，澄清石灰水變渾濁的化學式表達式：Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O；

2．Ⅱ中，【數據處理】使用圖2裝置進行實驗．實驗前應先進行的操作是：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到原位，說明氣密性良好；

實驗中需要記錄的數據是：注射器原來的空氣的體積、反應后注射器活塞進入后顯示剩余氣體的體積；上述實驗測定過程至少需要重復兩次，其目的是：使測量的結果更準確；

【實驗評價】與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是：不受氧氣含量多少的影響，使結果更準確，實驗操作簡單，不污染空氣等。