Question

4．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（實驗裝置如圖1）．
該實驗中選擇使用汞的優(yōu)點是BCD．
A．實驗過程中沒有污染           B．能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣幾乎耗盡
C．在汞槽中起到液封作用         D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
【實驗回顧】實驗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），寫出紅磷燃燒的化學(xué)方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$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）紅磷的量不足，裝置內(nèi)氧氣有剩余；…
【實驗與交流】在老師的指導(dǎo)下，小明分別用過量的紅磷和白磷進(jìn)行該實驗，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．白磷燃燒需要的氧氣的最低濃度低于紅磷的．
【實驗探究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)行了實驗（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：裝置內(nèi)的氧氣殘留更少，結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實驗探究2】為了加快反應(yīng)速率，小明通過查閱資料，利用鐵粉、炭粉、氯化鈉（NaCl）等物質(zhì)又進(jìn)行了實驗（裝置如圖4），8分鐘后測得的數(shù)據(jù)如表：

實驗前的體積		實驗后的體積
集氣瓶內(nèi)空氣	燒杯內(nèi)蒸餾水	燒杯內(nèi)剩余蒸餾水
130mL	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】通過上述實驗探究，選擇鐵粉、碳粉、氯化鈉和蒸餾水物質(zhì)（填物質(zhì)名稱）進(jìn)行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差．
【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]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實驗，請判斷能否比較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量，并說明理由不能．（填“能”或“不能”），理由因為空氣中二氧化碳含量只有大約0.03%，銅不能將裝置內(nèi)的氧氣接近耗盡．

Answer 1

分析 教材中介紹了拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分，實驗的思路是先合成后分解，選用的是汞，汞本身是有毒的，在加熱條件形成汞蒸氣毒性加大．采用加熱而不是點燃，且持續(xù)時間很長，能夠盡可能讓裝置內(nèi)的空氣幾乎耗盡．
而紅磷燃燒法測定空氣中的氧氣含量，由于當(dāng)燃燒消耗氧氣低到一定程度時，燃燒將不再進(jìn)行，也就是不是因為沒有氧氣而不再燃燒，而是由于氧氣低到一定程度不能維持燃燒．
對比鐵絲生銹法，耗時較長，結(jié)果也偏差較大．
而新探究的方法，改進(jìn)了所用物質(zhì)，采取鐵粉和一些鹽類物質(zhì)，讓生銹過程加快，僅僅用時八分鐘就實現(xiàn)了實現(xiàn)目的，且實驗數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確．
而銅絲生銹法，由于在消耗氧氣的同時也需要消耗二氧化碳，而密閉裝置中的二氧化碳不足以支持銅絲去消耗盡裝置內(nèi)的氧氣，所以不可以采用銅絲生銹法進(jìn)行空氣中氧氣的測定．

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
 A．汞本身是有毒的，加熱變成汞蒸氣毒性更強．錯誤；
B．由于是持續(xù)緩慢加熱，長時間反應(yīng)，所以能將密閉裝置內(nèi)空氣中的氧氣幾乎耗盡．正確；
C．在汞槽中起到液封作用也是隨時補充裝置內(nèi)反應(yīng)用的汞．正確；
D．生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣．正確．
故選：BCD．
【實驗回顧】實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量，是紅磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，對應(yīng)的化學(xué)方程式 4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【實驗與交流】在老師的指導(dǎo)下，小明分別用過量的紅磷和白磷進(jìn)行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應(yīng)后裝置內(nèi)氧氣濃度分別為8.85%和3.21%．由于都是過量反應(yīng)物，且是燃燒熄滅后測定，說明白磷燃燒需要的氧氣的最低濃度低于紅磷的．
【交流與反思】與用紅磷燃燒的方法相比，用鐵絲生銹的方法測定，由于不是采用燃燒法，所以對氧氣最低濃度要求小，所以在長時間反應(yīng)后，殘余氧氣更少，這樣結(jié)果更加準(zhǔn)確，所以主要優(yōu)點因：裝置內(nèi)的氧氣殘留更少，結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實驗探究2】
通過實驗可以看出，用對應(yīng)實驗用品，反應(yīng)時間更短，而實驗結(jié)果更加準(zhǔn)確，所以可以選用 鐵粉、碳粉、氯化鈉和蒸餾水等物質(zhì)進(jìn)行實驗，可較為快速地完成實驗并減小實驗誤差．
【拓展延伸】銅也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠[銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃]，若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實驗，請判斷能否比較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量，由于銅生銹需要同時消耗二氧化碳和氧氣，而空氣中二氧化碳很少，密閉裝置中的二氧化碳不足以支持銅絲去消耗盡裝置內(nèi)的氧氣，所以不可以采用銅絲生銹法進(jìn)行空氣中氧氣的測定．
故答案為：
【經(jīng)典賞析】BCD．
【實驗回顧】4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
【實驗與交流】白磷燃燒需要的氧氣的最低濃度低于紅磷的．
【交流與反思】裝置內(nèi)的氧氣殘留更少，結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實驗探究2】20.2%．
【結(jié)論與反思】鐵粉、碳粉、氯化鈉和蒸餾水．
【拓展延伸】不能； 因為空氣中二氧化碳含量只有大約0.03%，銅不能將裝置內(nèi)的氧氣接近耗盡．

點評 評價實驗，要結(jié)合實驗的目的進(jìn)行，空氣成分測定關(guān)注的是氧氣的體積分析，凡是能影響氧氣消耗或者影響讀數(shù)的因素都要探究．