19.某化學(xué)興趣小組對“空氣中氧氣含量的測定”展開探究。
【實驗回顧】
(1)實驗室常用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量(如圖1、圖2),紅磷燃燒的化學(xué)方程式為
,裝置中的止水夾一開始應(yīng)該處于
(“打開”或“關(guān)閉”)狀態(tài),目的是
。
興趣小組用該方法測出的氧氣含量常常遠(yuǎn)低于21%。
【實驗改進(jìn)】甲同學(xué)認(rèn)為誤差主要是由實驗裝置造成的,于是改用圖3裝置進(jìn)行實驗。
(2)按圖2裝置實驗,實驗開始前應(yīng)先進(jìn)行的一步操作是
。
(3)按圖3裝置實驗,點燃紅磷的方式不同于圖1,而是接通電源使電烙鐵發(fā)熱,點燃紅磷后,斷開電源。與圖2裝置相比,圖3裝置使用電烙鐵可以減小實驗誤差,其原因是
。
【提出問題】在操作規(guī)范的情況下,用改進(jìn)后的裝置測得的氧氣含量約為14%。為什么測量結(jié)果與真實值仍有較大差距呢?
【查閱資料】燃燒過程中當(dāng)氧氣體積分?jǐn)?shù)低于7%時,紅磷就無法繼續(xù)燃燒。引起本實驗的誤差除裝置外,還與可燃物的性質(zhì)有關(guān)。
【實驗探究1】乙同學(xué)利用圖4裝置測定空氣中氧氣的含量。其中與集氣瓶相連的壓強(qiáng)傳感器等電子設(shè)備能將集氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)精確地記錄并保存下來。圖5是用該裝置測得的木炭在集氣瓶中燃燒的壓強(qiáng)-時間關(guān)系圖(該裝置氣密性良好,P0是集氣瓶內(nèi)初始?xì)鈮?,P是反應(yīng)結(jié)束時恢復(fù)到室溫時集氣瓶內(nèi)的氣壓)。
(4)反應(yīng)開始時集氣瓶中壓強(qiáng)會瞬間變大,原因是
。
(5)根據(jù)圖5,木炭不可代替紅磷測定空氣中氧氣含量的原因是
。
【實驗探究2】已知常溫下鐵與空氣中的氧氣、水反應(yīng)生成鐵銹(主要成分是Fe2O3?xH2O),在有氯化鈉、炭粉存在條件下,反應(yīng)速度較快。丙同學(xué)根據(jù)鐵生銹的原理,探究用鐵能否準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量,設(shè)計了圖6所示實驗裝置,8分鐘后測得數(shù)據(jù)如表:
實驗前的體積 |
實驗后的體積 |
集氣瓶內(nèi)空氣 |
量筒內(nèi)水 |
量筒內(nèi)剩余水 |
262mL |
180.0mL |
127.2mL |
(6)丙同學(xué)將鐵粉、炭粉等物質(zhì)不是堆在瓶底,而是撒在浸潤氯化鈉的濾紙條上再貼在廣口瓶內(nèi)側(cè),其目的是
。
(7)根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算空氣中的氧氣含量。(寫出計算過程,計算結(jié)果保留到0.1%)