【題目】為了測定空氣中氧氣含量,某興趣小組設計以下實驗進行探究:

Ⅰ.燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量。

甲組同學按照教材內(nèi)容設計了如圖1實驗裝置。

【實驗原理】利用紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷固體,集氣瓶內(nèi)壓強減小,燒杯內(nèi)水倒流。寫出紅磷在空氣中燃燒的化學式表達式_________。

【實驗步驟】

(1)用彈簧夾夾緊橡皮管;

(2)點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷,立即伸入瓶中并塞緊瓶塞;

(3)___________________(補全實驗步驟);

(4)觀察水倒流至集氣瓶并記錄水面的變化情況。

【實驗結(jié)論】多次實驗發(fā)現(xiàn),在實驗操作完全規(guī)范下,集氣瓶內(nèi)上升的水面仍然始終小于理論值。

【拓展研究】查閱資料得知,當空氣中氧氣的體積分數(shù)降至約為7%以下時,紅磷不再燃燒,由此可知,燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準確的原因的是_______________。

Ⅱ.探究某脫氧劑的成分(由兩種單質(zhì)組成)及利用該脫氧劑測定空氣中氧氣含量

①探究脫氧劑成分。

【實驗觀察】脫氧劑為灰黑色粉末,若在空氣中放置一段時間,有紅棕色固體生成。

【實驗猜想】根據(jù)顏色變化,猜想該脫氧劑中含有鐵,其化學式是_____

【驗證猜想】用磁鐵吸引,說明含有鐵。

【實驗探究】新取一定量的脫氧劑,將已驗證的成分分離.取剩余固體與少量CuO混合,置于圖2裝置中加熱(碳會與氧化銅反應生成CO2).一會兒觀察到澄清石灰水變渾濁。

【實驗結(jié)論】該脫氧劑中還含有碳粉,請寫出澄清石灰水變渾濁的化學式表達式:

_____________。

②測定空氣中氧氣含量

使用圖3裝置進行實驗,實驗原理是利用脫氧劑中鐵在常溫下能夠消耗裝置內(nèi)氧氣,但實驗前應先進行的操作是_____________________,具體操作是先夾緊彈簧夾,將注射器活塞向外拉一定距離,_____________________(完善操作、現(xiàn)象與結(jié)論)。

【實驗過程】

步驟1:在注射器中放入足量脫氧劑粉末,封閉;

步驟2:打開彈簧夾,將活塞向右拉至一定距離,關閉彈簧夾;

步驟3:不斷輕輕晃動注射器,至活塞位置不再發(fā)生變化。

【數(shù)據(jù)處理】

(1)實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)有_____(填字母)。

A.反應前注射器中原有空氣的體積 B. 反應后注射器中剩余氣體的體積

(2)上述實驗測定過程至少需要重復兩次,其目的是_____________________,最終計算得出氧氣約占空氣的體積分數(shù)。

【實驗評價】與燃燒紅磷法相比,脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是_______。

【答案】 4P+5O22P2 O5 反應完全后,冷卻至室溫,打開止水夾 紅磷不能將氧氣耗盡 Fe CO2+Ca(OH)2== CaCO3+H2O 檢查氣密性 松手后注射器活塞恢復到原位,說明氣密性良好 B 減小實驗誤差

【解析】【實驗原理】紅磷燃燒生成五氧化二磷,反應的化學方程式為:P+5O22P2O5;

【實驗步驟】本實驗成功的關鍵是:裝置要嚴密;紅磷要足量;燃燒結(jié)束,冷卻的室溫,再打開止水夾;

【拓展研究】查閱資料得知,當空氣中氧氣的體積分數(shù)降至約為7%以下時,紅磷不再燃燒,由此可知,燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準確的原因的是紅磷不能將氧氣耗盡;

Ⅰ中,通過實驗分析可知:根據(jù)顏色變化,猜想該脫氧劑中含有Fe,因為若在空氣中放置一段時間,有紅棕色固體生成;鐵粉的檢驗方法是:用磁鐵吸引或加入鹽酸有氣泡;新取一定量的脫氧劑,將已驗證的成分分離.取剩余固體與少量CuO混合,置于圖2所示裝置中加熱;一會兒觀察到黑色固體變紅色,同時澄清石灰水變渾濁,說明還有碳,二氧化碳與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白色沉淀和水,澄清石灰水變渾濁的化學式表達式:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;

2.Ⅱ中,【數(shù)據(jù)處理】使用圖2裝置進行實驗.實驗前應先進行的操作是:檢查裝置的氣密性;具體操作是先夾緊彈簧夾,將注射器活塞向外拉一定距離,松手后注射器活塞恢復到原位,說明氣密性良好;

實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)是:注射器原來的空氣的體積、反應后注射器活塞進入后顯示剩余氣體的體積;上述實驗測定過程至少需要重復兩次,其目的是:使測量的結(jié)果更準確;

【實驗評價】與燃燒紅磷法相比,脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是:不受氧氣含量多少的影響,使結(jié)果更準確,實驗操作簡單,不污染空氣等。

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選項

選用的藥品

制取的氣體

固體

液體

A

塊狀大理石

稀硫酸

二氧化碳

B

二氧化錳粉末

過氧化氫溶液

氧氣

C

塊狀大理石

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稀鹽酸

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