某兴趣小组开展 “ 测定密闭容器中某种气体的体积分数 ” 的探究实验。
(实验 1 )按图一所示装置,用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的体积分数。
(实验 2 )按图二所示装置,在集气瓶内壁用水均匀涂附铁粉除氧剂(其中辅助成分不干扰实验)。利用铁锈腐蚀原理测定空气中氧气的体积分数。
( 1 )实验 1 中,红磷燃烧的化学方程式是 _______ 。红磷熄灭后,集气瓶冷却至室 温,打开 K ,水能倒吸入集气瓶的原因 ___________________ 。
( 2 )为提高实验的准确性,以上两个实验都需要注意的事项是 _______________ (写一点)。
( 3 )实验过程中,连接数字传感器。测得实验 1 、实验 2 中氧气的体积分数随时间变化的关系分别如图 3 、图 4 所示。依据图 3 、图 4 信息, _________________ (填 “ 实验 1” 或 “ 实验 2” )的测定方法更准确,判断依据是 _______________ 。
( 4 )结合你的学习经验,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物。用图一或图二装置测定空气中氧气的体积分数,该替代物应满足的条件是 __________________ (写两点)。
4P+5O 2 2P 2 O 5 氧气消耗,瓶内气压减小 保证装置不漏气 实验 2 实验 2 中消耗氧气更彻底 只和空气中的氧气反应,生成物是固体;选择消耗氧气的物质时,和氧气反应越彻底,实验结果越准确
【详解】
( 1 )红磷燃烧生成五氧化二磷,反应化学方程式为 ;待集气瓶冷却后,打开 K ,由于氧气被消耗,集气瓶内气体压强小于外界大气压,在大气压的作用下水被挤压进入集气瓶。
( 2 )图 1 和图 2 实验中都应注意装置的气密性良好、反应物应足量等,从而提高实验的准确性。
( 3 )分析图 3 和图 4 信息可知,实验 2 的测定方法更准确,因为实验 1 中反应后集气瓶内剩余氧气的体积分数为 8.6% ,而实验 2 反应后集气瓶中氧气几乎耗尽。
( 4 )通过上述实验可知,若要寻找红磷或铁粉除氧剂的替代物,该物质应只和空气中的氧气反应,生成物是固体;选择消耗氧气的物质时,和氧气反应越彻底,实验结果越准确。
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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