Question

化学兴趣小组在老师的指导下，对测定空气中氧气的体积分数进行了进一步的实验探究。

（实验回顾）图1是实验室用燃磷法测定空气中氧气的体积分数的实验装置。

（1）红磷燃烧冒出浓厚的_____，有关的化学方程式是_____。

（2）磷燃烧消耗氧气，并且生成固体，使得集气瓶内的_____减小，于是烧杯中的水倒吸入集气瓶里，以弥补_____的体积，从而粗略测出空气中氧气的体积分数。

（3）燃烧结束后，当集气瓶_____时才能松开止水夹读数。

（问题提出）研究表明，磷燃烧过程中，当氧气的体积分数低于5.9%时燃烧就无法继续进行，因此通过图1装置测得的结果与理论值相差较大。

（实验改进）根据铁生锈的原理，同学们设计出如图2所示的装置，再次测定空气中氧气的体积分数。主要的实验步骤与过程如下：

（1）用水量法测出集气瓶的容积约是320 mL，然后在量筒里装入100 mL水。

（2）将4 g铁粉、5 g炭粉混合均匀，再滴入适量的食盐溶液，制成耗氧物，装入布袋。

（3）按图2连好装置充分反应后，冷却到室温，打开止水夹可观察到_____；最终量筒中剩余水的体积是39 mL，从而测出空气中氧气的体积分数约是_____（计算结果请精确到0.1%）。

（师生交流）实验结束后，同学们又交流探讨了如下问题。

（1）在耗氧过程中，食盐的作用是_____。

（2）铁在空气中生锈的过程比较复杂，首先是铁与氧气、水反应生成Fe(OH)₂（此生成物的名称是_____），该反应的化学方程式为_____。

（3）下列是同学们对于用图2装置进行实验发表的观点，其中不正确的是_____（填字母）。

A 若考虑集气瓶里耗氧物等的体积、导管里空气的体积，实验结果会更准确

B 若将耗氧物均匀撒布在集气瓶内壁上，可以加快实验进程

C 若证明实验后的耗氧物中还有铁，只能用磁铁吸引

D 在实验过程中，耗氧物会缓慢放出热量

Answer

白烟 4P+5O22P2O5 压强 氧气 冷却到室温 水被吸入导管 19.1% 加快反应速率 氢氧化亚铁 2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2 C

【解析】

实验回顾:

（1）红磷燃烧产生大量的白烟，生成五氧化二磷固体，化学方程式4P+5O22P2O5；

（2）磷燃烧消耗氧气，并且生成固体，使得集气瓶内的压强减小，于是烧杯中的水倒吸到集气瓶里，以弥补氧气的体积从而粗略测出空气中氧气的体积分数；

（3）需要等到冷却至室温才能打开止水夹；
实验改进：

（3）耗氧物消耗氧气，导致集气瓶内的压强变小，故打开止水夹会发现水被吸入导管，最终量筒中剩余水的体积是39mL，说明消耗的氧气的体积是：100mL-39mL=61mL，故氧气的体积分数为×100%≈19.1%。

师生交流:

（1）在耗氧过程中，食盐加速铁的锈蚀，从而加速反应；

（2）Fe（OH）2是氢氧化亚铁，铁、氧气和水反应生成氢氧化亚铁，化学反应式为2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；

（3）A、若考虑集气瓶里耗氧物等的体积，导管里空气的体积，实验结果会更准确，不符合题意；

B、若将耗氧物均匀散布在集气瓶内壁上，可以增大反应物接触面积，可以加快实验进程，不符合题意；

C、若证明实验后的耗氧物中还有铁，不一定只用磁铁吸引，还可以加酸观察是否产生气体，符合题意；

D、在实验过程中，耗氧物会缓慢放出热量，不符合题意。故选C。