Question

【題目】某化學興趣小組對“暖寶寶”的成分進行探究，并利用其發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。

【查閱資料】

“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)。遇空氣發(fā)生反應(yīng)的表達式是：

鐵 + 氧氣 + 水→ 氫氧化亞鐵，該過程放熱。

【進行實驗】

驗證“暖寶寶”中含有鐵粉。甲同學打開一袋“暖寶寶”，將其中粉末倒入燒杯中，用磁鐵與之充分接觸，發(fā)現(xiàn)有黑色粉末被吸引，證明“暖寶寶”中確實含有鐵粉。

【現(xiàn)象與討論】

乙同學無意中將吸出的鐵粉撒在了酒精燈火焰上，意外地發(fā)現(xiàn)鐵粉燃燒，火星四射。該小組同學對此現(xiàn)象展開討論：

①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為 。

②假設(shè)鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的文字表達式為 。

【實驗回顧】

圖1是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置。

實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi) 減小C若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，可以根據(jù)量筒中水的變化，粗略測得空氣中氧氣的含量。

【問題提出】

有實驗資料表明：燃燒過程中當氧氣體積分數(shù)低于7% 時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測定結(jié)果與理論值誤差較大。

【實驗改進1】

圖2是鐵在空氣中反應(yīng)的實驗裝置（該裝置中飽和食鹽水、活性炭（主要成分為碳）會加速鐵在氧氣中反應(yīng)的速度）。興趣小組的同學利用該裝置，再次測定空氣中氧氣含量。

【實驗過程】

測得實驗數(shù)據(jù)見下表：

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	氧氣瓶（扣除內(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積/mL	80．0	54．5	126．0

【表達與交流】

（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算，實驗改進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%）。

（2）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更髙的原因是_____________；

【實驗改進2】

丁同學設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進行氧氣含量的測定，你認為是否可行，并說明理由 ， 。

Answer 1

【答案】①鐵粉與空氣的接觸面積大，反應(yīng)速率快；②鐵+氧氣四氧化三鐵

【實驗回顧】壓強；

【實驗改進1】用熱毛巾包裹住集氣瓶； 導(dǎo)管口有氣泡冒出 （1）20．2%；（2）改進后的反應(yīng)使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確（或測量時考慮到導(dǎo)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。）

【實驗改進2】不可行，“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時，生成了二氧化碳氣體，從而影響了實驗結(jié)果

【解析】

試題分析：①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉與空氣的接觸面積大，反應(yīng)速率快；②鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的文字表達式為鐵+氧氣四氧化三鐵；

【實驗回顧】由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)氣壓減小，驗證空氣中氧氣的含量；

【實驗改進1】①檢驗裝置的氣密性的方法為用熱毛巾包裹住集氣瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出說明裝置的氣密性良好；

【表達與交流】（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計算，實驗改進后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是（80．0-54、6）※126．0=20．2%；（2）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結(jié)果比前者準確度更髙的原因是改進后的反應(yīng)使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結(jié)果更準確（或測量時考慮到導(dǎo)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。）；

【實驗改進2】丁同學設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進行氧氣含量的測定，是不可行的，其理由為“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時，生成了二氧化碳氣體，從而影響了實驗結(jié)果