空气中氧气含量测定的再认识。
【实验回顾】如图1是实验室用红磷燃烧来粗略测定空气中氧气含量的装置。
第9题图1
(1)写出红磷燃烧的化学方程式________________________。
(2)实验原理:由于红磷燃烧消耗空气中的氧气,使瓶内______减小,烧杯中水倒吸到集气瓶。若装置的气密性良好,操作规范,用量筒测量进入瓶中水的体积,能粗略测得空气中氧气的含量。
【问题提出】有实验资料表明:燃烧过程中当氧气体积分数低于7%时,红磷就无法继续燃烧,因此通过上述实验,测量结果与理论值误差较大。
【实验改进】
Ⅰ.根据铁在空气中生锈的原理设计如图2实验装置,再次测定空气中氧气含量。装置中饱和食盐水、活性炭会加速铁生锈。
第9题图2
Ⅱ.测得实验数据如下表
测量项目 | 实验前 | 实验后 | |
烧杯中水的体积 | 烧杯中剩余水的体积 | 集气瓶(扣除内容 物)和导管的容积 | |
体积/mL | 80.8 | 54.5 | 126.0 |
【交流表达】
(1)铁生锈过程发生复杂的化学反应,首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],写出该反应的化学方程式________________________。
(2)根据上表数据计算,改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是________(计算结果精确到0.1%)。
(3)从实验原理角度分析,改进后的实验结果比前者准确度更高的原因是:
①____________________________________________________________________;
②______________________________________________________
实验回顾】(1)4P+5O2 2P2O5 (2)压强 【交流表达】(1)2Fe+2H2O+O2=== 2Fe(OH)2 (2)20.2% (3)①能够把氧气完全消耗 ②避免了燃烧匙伸入集气瓶时,气体外逸
【解析】【实验回顾】用燃烧法测定空气中氧气含量时,通过可燃物燃烧消耗气体,使容器内气体减少,压强变小,在外界大气压的作用下,烧杯中的水进入集气瓶中,理论上进入水的体积就是可燃物燃烧消耗氧气的体积,红磷燃烧是红磷与氧气反应生成五氧化二磷。【实验改进】利用铁生锈消耗氧气,为加快铁生锈,先将纸袋在饱和食盐水中浸泡,并加入适量的活性炭。【交流表达】(1)铁生锈是复杂的变化,根据题意,铁与氧气、水反应先生成氢氧化亚铁,该反应属于化合反应,该反应的化学方程式为2Fe+2H2O+O2=== 2Fe(OH)2。(2)氧气的体积分数×100%≈20.2%。(3)从实验原理角度分析,改进后的准确度更大,
其一是铁生锈对氧气含量的要求更低,即铁生锈比红磷燃烧更能充分消耗氧气;其二用红磷燃烧测定氧气含量时,需将燃着的红磷由集气瓶外伸入集气瓶中,燃着的红磷伸入集气瓶至塞紧胶塞时,有部分气体逸出,对实验结果有影响
氧循环:
动植物的呼吸作用及人类活动中的燃烧都需要消耗氧气,产生二氧化碳。但植物的光合作用却大量吸收二氧化碳,释放氧气,如此构成了生物圈的氧循环(氧循环和碳循环是相互联系的)。
工业燃烧、动植物的呼吸消耗空气中的氧气
通过植物的光合作用产生氧气
氧气循环示意图如下:
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