Question

12．某化學興趣小組對“暖寶寶”的成分進行探究，并利用發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)．
【查閱資料】
“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質．遇空氣發(fā)生反應的表達式是：
Fe+O₂+H₂O→Fe（OH）₂，該過程放熱．
【進行實驗】
驗證“暖寶寶”中含有鐵粉．甲同學打開一袋“暖寶寶”，將其中粉末倒入燒杯中，用磁鐵與之充分接觸，發(fā)現(xiàn)有黑色粉末被吸引，證明“暖寶寶”中確實含有鐵粉．
【現(xiàn)象與討論】
乙同學無意中將吸出的鐵粉撒在了酒精燈火焰上，意外地發(fā)現(xiàn)鐵粉燃燒，火星四射．該小組同學對此現(xiàn)象展開討論：
①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉與空氣接觸面積很大．
②假設鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產物相同，該反應的符號表達式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄．

【實驗回顧】
圖1是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置．
實驗原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內氣壓減小，量筒中水倒吸到集氣瓶．若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，可以根據(jù)量筒中測出進入瓶中的水的體積，粗略測得空氣中氧氣的含量．                  
【問題提出】
有實驗資料表明：燃燒過程中當氧氣體積分數(shù)低于7% 時，紅磷就無法繼續(xù)燃燒，因此通過上述實驗，測置結果與理論值誤差較大．
【實驗改進1】
圖2是鐵在空氣中反應的實驗裝置（該裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵在氧氣中反應的速度）．興趣小組的同學利用該裝置，再次測定空氣中氧氣含量．
測得實驗數(shù)據(jù)見下表：

測量項目	實驗前	實驗后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	氧氣瓶（扣除內容物）和導管的容積
體積/mL	80.0	54.5	126.0

【表達與交流】
（1）根據(jù)表內數(shù)據(jù)計算，實驗改進后測得的空氣中氧氣的體積分數(shù)是20.2%（計算結果精確到0.1%）．
（2）從實驗原理角度分析，改進后的實驗結果比前者準確度更髙的原因是改進后的反應使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確；
【反思評價】該改進裝置存在不足會影響實驗結果，原因是①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確．②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確．
【實驗改進2】
丁同學設想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質代替紅磷將其燃燒，進行氧氣含量的測定，你認為是否可行，并說明理由不可行，“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時，生成了二氧化碳氣體，從而影響了實驗結果．

Answer 1

分析 【現(xiàn)象與討論】
鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉與氧氣的接觸面積增大；鐵與氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，配平即可．
【實驗回顧】
由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶內壓強減小，燒杯中水倒吸到集氣瓶解答；
【交流與表達】根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可；
【反思評價】測定空氣中氧氣含量的裝置要密封；
【實驗改進2】碳燃燒消耗氧氣的同時，生成了二氧化碳氣體．

解答 解：【現(xiàn)象與討論】
鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因為鐵粉與氧氣的接觸面積增大；鐵與氧氣在點燃的條件下生成四氧化三鐵，配平即可，故答案為：鐵粉與氧氣的接觸面積增大； 3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄
【實驗回顧】
紅磷燃燒消耗氧氣，使瓶內的氣壓變小，水倒吸，故填：氣壓；
【表達與交流】
（1）根據(jù)反應前后燒杯內水的體積變化可以看出，消耗的氧氣的體積是：80-54.5=25.5mL，故氧氣的體積分數(shù)為：$\frac{25.5mL}{126mL}$×100%=20.2%，故填：20.2%；
（2）使用鐵的緩慢氧化消耗氧氣，使氧氣消耗的更為徹底，實驗結果更準確，測量時考慮導管容積和扣除內容物后的集氣瓶的體積，使實驗結果更為準確，
【反思評價】改進裝置沒有用彈簧夾夾住橡皮管，瓶中反應放熱會使氣體從導管中逸出；
【實驗改進2】“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時，生成了二氧化碳氣體，從而影響了實驗結果．
故答案為：【現(xiàn)象與討論】①鐵粉與空氣接觸面積很大；②3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄
【實驗回顧】氣壓；
【表達與交流】
（1）20.2%；
（2）①鐵的緩慢氧化使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實驗結果更準確．②測量時考慮到導管容積和扣除內容物后的集氣瓶容積，使實驗結果更準確；
【反思評價】沒有用彈簧夾夾住橡皮管，瓶中反應放熱會使氣體從導管中逸出；
【實驗改進2】不可行，“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時，生成了二氧化碳氣體，從而影響了實驗結果．

點評 本題考查了實驗步驟的設計，還對實驗進行了評價，綜合性比較強．實驗設計題是近幾年中考的重要考點之一，希望同學們前后聯(lián)系，認真掌握．