(实验探究 1 )小明根据铁在空气中易生锈(铁锈的主要成分为氧化铁)的原理,探究能否用铁来准确测定空气中氧气的含量。于是进行了以下实验(装置如图)。通过 7 天测得的数据计算出空气中氧气的含量为 19.13% 。
(交流与反思)查阅资料得知白磷剧毒、磷燃烧产生的白烟接触水后也有毒。与用红磷、白磷燃烧的方法相比,用铁丝生锈的方法测定的主要优点是 _____ ,缺点是 _____ 。
(实验探究 2 )为了加快反应速率,小明通过查阅资料,利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图)。 8 分钟后测得的数据如表所示
实验前的体积 /mL | 实验后的体积 /mL | |
集气瓶内空气 | 烧杯内蒸馏水 | 烧杯内剩余蒸馏水 |
130 | 90.0 | 63.7 |
请列式计算出空气中氧气含量为 _____ (计算结果保留一位小数)。
(结论与反思)通过上述实验探究,同学们认为测定空气中氧气含量的最佳方案是选用铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水进行实验,理由是 _____ 。
原料和产物无污染 耗时长 20.2% 可较为快速地完成实验并减少实验误差
【分析】
根据书上空气中氧气含量的测定实验进行改装实验。利用铁消耗空气中的氧气,导致试管内液面上升,从而求算出空气中氧气的体积分数。
【详解】
白磷有毒,易燃,且磷类物质燃烧产生的白烟与水接触有毒。铁丝在空气中氧化生成氧化铁,与水接触无毒性,但反应时间比较长。相对比下,采用铁丝代替磷类物质的优点是原料和产物无污染,缺点是反应时间长。
根据测量结果可知,氧气的体积 =90−63.7=26.3mL ,空气体积为 130mL ,则氧气在空气中的体积占比 = × 100% 20.2% 。改进后的铁粉氧化时间明显缩短,且实验误差比原来小。
故填:原料和产物无污染;耗时长; 20.2% ;可较为快速地完成实验并减少实验误差。
【点睛】
在测定空气中氧气含量时,注意消耗氧气的体积即等于水倒吸的体积。
用排水法收集气体 | 在两个集气瓶中装满水,用玻璃片盖住瓶口,倒放入水中。将塑料管小心插入集气瓶内,吹气 | 集气瓶中的水逐渐排出,收集满呼出的气体 | 呼出的气体几乎没有溶于水 |
在水中收集满气体后,用玻璃片盖住瓶口,从水中取出正放于桌面上 | 气体无色 | 无色的气体,密度比空气的大 | |
探究呼出气体的性质 | 向一个盛空气的集气瓶和一个盛呼出气体的集气瓶中,各滴入几滴澄清的石灰水,振荡 | 盛空气的集气瓶内澄清石灰水没有变浑浊;盛呼出气体的集气瓶内澄清的石灰水变浑浊 | 呼出的气体中二氧化碳的含量>空气中二氧化碳的含量 |
将燃着的木条分别插入另一个盛有呼出气体的集气瓶中和盛有空气的集气瓶中 | 盛有空气的集气瓶中的木条继续燃烧,无明显变化;盛呼出气体的集气瓶中燃着的木条逐渐熄灭 | 呼出的气体中氧气的含量<空气中氧气的含量 | |
取一块干燥的玻璃片,对着呼气,并与放在空气中的另一块玻璃片进行比较 | 对着呼气的玻璃片上有一层水雾;放在空气中的玻璃片无明显变化 | 呼出的气体中水蒸气的含量>空气中水蒸气的含量 |
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