Question

18．空氣中氧氣含量測定的再認(rèn)識．
【經(jīng)典賞析】教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1）．該實(shí)驗(yàn)中選擇使用汞的優(yōu)點(diǎn)有BCD．
A．實(shí)驗(yàn)過程中沒有污染
B．在汞槽中起到液封作用
C．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
D．能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣幾乎耗盡
【實(shí)驗(yàn)回顧】實(shí)驗(yàn)室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2），寫出紅磷燃燒的符號表達(dá)式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于21%．

【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么不能準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量？
【進(jìn)行猜想】（1）裝置漏氣；
（2）紅磷不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；
（3）…
【實(shí)驗(yàn)與交流】在老師的指導(dǎo)下，小明分別用過量的紅磷和白磷進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，用測氧氣濃度的傳感器測得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%，
【實(shí)驗(yàn)探究1】小明根據(jù)鐵生銹的原理（鐵能與空氣中的氧氣反應(yīng)），探究用鐵能否準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量，于是進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（裝置如圖3）
通過7天測得的數(shù)據(jù)計算空氣中氧氣的含量為19.13%．
【交流與反思】與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優(yōu)點(diǎn)及原因：裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；但是反應(yīng)所需時間太長．
【實(shí)驗(yàn)探究2】為了加快反應(yīng)速率，小明通通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉（NaCl）等物質(zhì)又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（裝置如圖4），8分鐘后測得的數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)前的體積		實(shí)驗(yàn)后的體積
集氣瓶內(nèi)空氣	燒杯內(nèi)蒸餾水	燒杯內(nèi)剩余蒸餾水
131mL	90.0mL	63.6mL

請計算出空氣中氧氣含量20.2%（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）
【結(jié)論與反思】通過上述實(shí)驗(yàn)探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉（NaCl）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差．
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二 氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，其相對分子質(zhì)量為222
若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請判斷不能（填“能”還是“不能”）比較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡．

Answer 1

分析 【經(jīng)典賞析】根據(jù)使用汞的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析解答；
【實(shí)驗(yàn)回顧】根據(jù)磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷解答；
【進(jìn)行猜想】根據(jù)本探究實(shí)驗(yàn)一般要注意以下幾點(diǎn)：①裝置的氣密性好；②所用藥品紅磷的量，必須是足量；③讀數(shù)時一定要冷卻到原溫度；④生成物的狀態(tài)一般要求是固態(tài)等．
【實(shí)驗(yàn)探究2】根據(jù)燒杯內(nèi)蒸餾水減少的體積為氧氣的體積解答；
【拓展延伸】根據(jù)相對分子質(zhì)量為構(gòu)成分子的各原子的相對原子質(zhì)量之和進(jìn)行分析；根據(jù)生成銅綠的條件解答．

解答 解：
【經(jīng)典賞析】
教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分（實(shí)驗(yàn)裝置如圖1）．該實(shí)驗(yàn)中選擇使用汞的優(yōu)點(diǎn)有在汞槽中起到液封作用；生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣；能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣集合耗盡，故選BCD；
【實(shí)驗(yàn)回顧】磷和氧氣在點(diǎn)燃的條件下生成五氧化二磷，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【進(jìn)行猜想】實(shí)驗(yàn)中所取的紅磷不足（或?qū)嶒?yàn)前沒有夾彈簧夾、實(shí)驗(yàn)裝置可能未冷卻就打開彈簧夾等）；
【實(shí)驗(yàn)與交流】小明分別用過量的紅磷和白磷進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)，用測氧氣濃度的傳感器測得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%，請從燃燒條件的角度回答產(chǎn)生上述結(jié)果的主要原因白磷的著火點(diǎn)比紅磷的著火點(diǎn)低；
【交流與反思】鐵絲在水、氧氣的條件下很容易生銹，與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定的主要優(yōu)點(diǎn)及原因：裝置內(nèi)殘留的氧氣更少，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；
【實(shí)驗(yàn)探究2】
燒杯內(nèi)蒸餾水減少的體積為氧氣的體積=90mL-63.6mL=26.4mL
空氣中氧氣含量=$\frac{26.4mL}{130mL}$100%≈20.2%
【結(jié)論與反思】
通過上述實(shí)驗(yàn)探究，選擇鐵粉、炭粉、氯化鈉和蒸餾水或白磷等物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可較為快速地完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差．
【拓展延伸】銅綠的相對分子質(zhì)量是：64×2+（16+1）×2+12+16×3=222；
銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不能比較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量，因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡．
答案：
【經(jīng)典賞析】BCD；
【實(shí)驗(yàn)回顧】4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【進(jìn)行猜想】紅磷不足；
【實(shí)驗(yàn)探究2】20.2%；
【拓展延伸】222，不能；因?yàn)榭諝庵卸�氧化碳含量約只有0.03%，銅不能將裝置中的氧氣幾乎耗盡；

點(diǎn)評 本題難度不是很大，主要考查了有關(guān)化學(xué)式的基本計算，從而培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)式意義的理解．