Question

3．如圖1所示為測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置及藥品．

（1）市場(chǎng)銷售“暖寶寶”中發(fā)熱劑的主要成分成分是：鐵粉、炭粉、水和食鹽等，反應(yīng)原理可以簡(jiǎn)化為鐵生銹．發(fā)熱劑在密封的塑料包裝袋內(nèi)并未發(fā)熱，原因是發(fā)熱劑沒有與氧氣接觸．小明用配制的發(fā)熱劑按圖乙裝置實(shí)驗(yàn)，他不是將足量的發(fā)熱劑堆在瓶底，而是將其涂抹在廣口瓶?jī)?nèi)壁的四周，這樣做的目的是增大發(fā)熱劑與氧氣接觸面積，與氧氣充分反應(yīng)．
（2）小紅在實(shí)驗(yàn)中思考，能否用其它的物質(zhì)代替紅磷完成實(shí)驗(yàn)．她進(jìn)行了下列探究．
【查閱資料】①二氧化碳能與澄清石灰石發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀和水；②在規(guī)定的條件下，物質(zhì)在氧氣、氮?dú)饣旌蠚饬髦校�維持穩(wěn)定燃燒所需的最低氧氣濃度（以氧氣所占的體積百分?jǐn)?shù)表示）叫氧指數(shù)．氧指數(shù)高表示材料不易燃，氧指數(shù)低表示材料容易燃燒．一般認(rèn)為：氧指數(shù)＜27%屬易燃材料，27%≤氧指數(shù)＜32%屬可燃材料，氧指數(shù)≥32%屬難燃材料．下面是一些常見物質(zhì)氧指數(shù)．

可燃物	紅磷	木炭	硫	蠟燭	鐵絲
氧指數(shù)	0.5%	4%	4.5%	15%	60%

（3）寫出鐵在氧氣中燃燒的文字（或符號(hào)）表達(dá)式鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵或3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．
（4）由上表可知紅磷是易燃材料，鐵是難燃材料（填“易燃”“可燃”或“難燃”）．實(shí)驗(yàn)甲中不能（填“能”或“不能”）用鐵絲代替紅磷．
（5）在測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，我們通常選擇紅磷燃燒而不選擇木炭或硫的主要原因是木炭、硫與氧氣反應(yīng)都生成氣體，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變．
（6）如果一定要用木炭代替紅磷做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，只要對(duì)實(shí)驗(yàn)稍作改進(jìn)即可，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的是將燒杯中的水換成氫氧化鈉溶液或澄清石灰水．
（7）既使這樣改進(jìn)后，根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知：仍然沒有用紅磷燃燒好，原因是：木炭燃燒比紅磷燃燒的氧指數(shù)高，經(jīng)改進(jìn)后仍沒有紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣來的充分．
（8）蠟燭（足量）在如圖裝有空氣的密閉的集氣瓶?jī)?nèi)燃燒至熄滅，下列判斷錯(cuò)誤的是ABCD．
A．蠟燭燃燒前瓶?jī)?nèi)只有氧氣
B．蠟燭熄滅后，集氣瓶?jī)?nèi)已無氧氣
C．反應(yīng)過程中瓶?jī)?nèi)物質(zhì)發(fā)生了化合反應(yīng)
D．蠟燭熄滅后瓶?jī)?nèi)只剩二氧化碳?xì)怏w．

Answer 1

分析 （1）暖寶寶暖寶寶中的鐵粉與水和空氣中氧氣發(fā)生了緩慢氧化，進(jìn)而放出熱量；物質(zhì)緩慢氧化會(huì)放出熱量，氯化鈉的作用是加速鐵粉氧化，更快地放出熱量．據(jù)此分析解答有關(guān)的問題．
（3）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)文字表達(dá)式或化學(xué)方程式的書寫方法、步驟進(jìn)行書寫即可；
（4）根據(jù)紅磷、鐵絲的性質(zhì)解答；
（5）根據(jù)硫粉、木炭和氧氣反應(yīng)生成氣體分析；
（6）根據(jù)碳燃燒后生成物解答該題；
（7）根據(jù)表中信息進(jìn)行分析解答；
（8）根據(jù)已有的知識(shí)結(jié)合圖示進(jìn)行分析，反應(yīng)前氧氣的體積分?jǐn)?shù)是19.56%，當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到15.96%時(shí)，蠟燭熄滅，說明開始時(shí)瓶?jī)?nèi)含有其他氣體，氧氣的濃度低于一定值時(shí)，蠟燭無法燃燒，任何化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律．

解答 解：
（1）發(fā)熱劑在密封的塑料包裝袋內(nèi)并未發(fā)熱，原因是發(fā)熱劑沒有與氧氣接觸；暖寶寶暖寶寶中的鐵粉與水和空氣中氧氣發(fā)生了緩慢氧化，從而使瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)減小；將其涂抹在廣口瓶?jī)?nèi)壁的四周，這樣做的目的是增大與氧氣的接觸面積，加快緩慢氧化；
（3）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的文字表達(dá)式：鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄）；
（4）由上表可知紅磷是易燃材料，鐵是難燃材料，實(shí)驗(yàn)甲中不能用鐵絲代替紅磷．
（5）在測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，我們通常選擇紅磷燃燒而不選擇木炭或硫的主要原因是木炭、硫與氧氣反應(yīng)都生成氣體，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變；
（6）木炭和氧氣反應(yīng)又生成二氧化碳，沒有改變集氣瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，可將集氣瓶中放上能吸收二氧化碳的氫氧化鈉溶液或澄清石灰水，即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />（7）既使這樣改進(jìn)后，根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知：仍然沒有用紅磷燃燒好，原因是：木炭燃 燒比紅磷燃燒的氧指數(shù)高，經(jīng)改進(jìn)后仍沒有紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣來的充分；
（8）A、反應(yīng)前氧氣的體積分?jǐn)?shù)是19.56%，說明蠟燭燃燒前裝置內(nèi)不只有氧氣，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到15.96%時(shí)，蠟燭熄滅，說明氧氣的濃度低于一定值時(shí)，蠟燭無法燃燒，故B錯(cuò)誤；
C、蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，生成物是兩種，所以不是化合反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；
D、蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，瓶?jī)?nèi)不會(huì)只剩下二氧化碳，故D錯(cuò)誤．
答案：
（1）發(fā)熱劑沒有與氧氣接觸；增大發(fā)熱劑與氧氣接觸面積，與氧氣充分反應(yīng)；
（3）鐵+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$四氧化三鐵或  3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；  
（4）易燃；難燃；不能；
 （5）木炭、硫與氧氣反應(yīng)都生成氣體，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)不變
（6）氫氧化鈉溶液或澄清石灰水；
（7）木炭燃 燒比紅磷燃燒的氧指數(shù)高，經(jīng)改進(jìn)后仍沒有紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣來的充分；
（8）ABCD

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣中氧氣含量的原理及可能造成實(shí)驗(yàn)失敗的原因的分析，理解實(shí)驗(yàn)的原理是解答本題的關(guān)鍵，增加了學(xué)生分析問題的思維跨度，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生整合知識(shí)的能力．