Question

【題目】某化學(xué)興趣小組對(duì)“暖寶寶”的成分進(jìn)行探究，并利用其發(fā)熱原理測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。

【查閱資料】

“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)。遇空氣發(fā)生反應(yīng)的表達(dá)式是：

鐵 + 氧氣 + 水→ 氫氧化亞鐵，該過(guò)程放熱。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

驗(yàn)證“暖寶寶”中含有鐵粉。甲同學(xué)打開(kāi)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(shí)含有鐵粉。

【現(xiàn)象與討論】

乙同學(xué)無(wú)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(xué)對(duì)此現(xiàn)象展開(kāi)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?yàn)?/span> 。

②假設(shè)鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為 。

【實(shí)驗(yàn)回顧】

圖1是實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來(lái)粗略測(cè)定空氣中氧氣含量的裝置。

實(shí)驗(yàn)原理：由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi) 減小C若裝置的氣密性良好，操作規(guī)范，可以根據(jù)量筒中水的變化，粗略測(cè)得空氣中氧氣的含量。

【問(wèn)題提出】

有實(shí)驗(yàn)資料表明：燃燒過(guò)程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7% 時(shí)，紅磷就無(wú)法繼續(xù)燃燒，因此通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果與理論值誤差較大。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】

圖2是鐵在空氣中反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置（該裝置中飽和食鹽水、活性炭（主要成分為碳）會(huì)加速鐵在氧氣中反應(yīng)的速度）。興趣小組的同學(xué)利用該裝置，再次測(cè)定空氣中氧氣含量。

【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】

測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

測(cè)量項(xiàng)目	實(shí)驗(yàn)前	實(shí)驗(yàn)后
	燒杯中水的體積	燒杯中剩余水的體積	氧氣瓶（扣除內(nèi)容物）和導(dǎo)管的容積
體積/mL	80．0	54．5	126．0

【表達(dá)與交流】

（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是 （計(jì)算結(jié)果精確到0．1%）。

（2）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更髙的原因是_____________；

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】

丁同學(xué)設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進(jìn)行氧氣含量的測(cè)定，你認(rèn)為是否可行，并說(shuō)明理由 ， 。

Answer 1

【答案】①鐵粉與空氣的接觸面積大，反應(yīng)速率快；②鐵+氧氣四氧化三鐵

【實(shí)驗(yàn)回顧】壓強(qiáng)；

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】用熱毛巾包裹住集氣瓶； 導(dǎo)管口有氣泡冒出 （1）20．2%；（2）改進(jìn)后的反應(yīng)使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確（或測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。）

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】不可行，“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時(shí)，生成了二氧化碳?xì)怏w，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果

【解析】

試題分析：①鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵粉在空氣中能燃燒，這是因?yàn)殍F粉與空氣的接觸面積大，反應(yīng)速率快；②鐵粉在空氣中燃燒和鐵絲在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同，該反應(yīng)的文字表達(dá)式為鐵+氧氣四氧化三鐵；

【實(shí)驗(yàn)回顧】由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使瓶?jī)?nèi)氣壓減小，驗(yàn)證空氣中氧氣的含量；

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1】①檢驗(yàn)裝置的氣密性的方法為用熱毛巾包裹住集氣瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出說(shuō)明裝置的氣密性良好；

【表達(dá)與交流】（1）根據(jù)表內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后測(cè)得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是（80．0-54、6）※126．0=20．2%；（2）從實(shí)驗(yàn)原理角度分析，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比前者準(zhǔn)確度更髙的原因是改進(jìn)后的反應(yīng)使集氣瓶中的氧氣消耗更徹底，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確（或測(cè)量時(shí)考慮到導(dǎo)管容積和扣除內(nèi)容物后的集氣瓶容積，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。）；

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)2】丁同學(xué)設(shè)想用圖1裝置，換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒，進(jìn)行氧氣含量的測(cè)定，是不可行的，其理由為“暖寶寶”中的活性炭燃燒消耗氧氣的同時(shí)，生成了二氧化碳?xì)怏w，從而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果