21.富氧空氣是指氧氣含量高于普通空氣的氣體,常用于航天、醫(yī)療等。某化學(xué)興趣小組對(duì)富氧空氣開展相關(guān)探究,進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)一:測(cè)定富氧空氣中氧氣的含量。
【實(shí)驗(yàn)操作】
①按圖1所示組裝好實(shí)驗(yàn)裝置,
。
②用排水法收集100mL富氧空氣,并在燃燒匙內(nèi)加入足量的紅磷,塞緊瓶塞。關(guān)閉彈簧夾,往量筒內(nèi)加入適量水,讀出量筒內(nèi)水的體積為V1mL。
③引燃紅磷,待紅磷熄滅后并冷卻至溫室。
④打開彈簧夾,待右側(cè)量筒內(nèi)液面不再變化時(shí),排出氣球中的氣體,調(diào)節(jié)兩邊液面在同一水平面上,讀出量筒內(nèi)水的體積為V2mL,通過(guò)數(shù)據(jù)處理得出“富氧空氣”中氧氣的含量。
【問(wèn)題討論】
(1)請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)操作①
。
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣球大小的變化為
。
(3)寫出實(shí)驗(yàn)操作③中紅磷燃燒的化學(xué)方程式是
。
(4)集氣瓶中水的作用為
。
【拓展延伸】興趣小組查閱資料得知鐵在潮濕的空氣中易生銹,其原因?yàn)殍F在氧氣和水同時(shí)存在的條件下會(huì)生成鐵銹。根據(jù)鐵生銹的原理,利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質(zhì)又進(jìn)行了富氧空氣中氧氣的含量測(cè)定(裝置如圖2所示),一段時(shí)間后測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表:
實(shí)驗(yàn)前的體積 |
實(shí)驗(yàn)后的體積 |
集氣瓶?jī)?nèi)空氣 |
燒杯內(nèi)蒸餾水 |
燒杯內(nèi)剩余蒸餾水 |
131mL |
90.0mL |
38mL |
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算,圖2裝置測(cè)得的富氧空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是
(結(jié)果精確0.1%)。
【反思交流】銅也能在氧氣、水、二氧化碳同時(shí)存在的條件下,經(jīng)過(guò)充分反應(yīng)而銹蝕,生成銅綠,其主要成分Cu
2(OH)
2CO
3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Cu+O
2+H
2O+CO
2═Cu
2(OH)
2CO
3,若將圖3裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),請(qǐng)判斷能否比較準(zhǔn)確地測(cè)定空氣中氧氣的含量,并說(shuō)明理由
。
實(shí)驗(yàn)二:研究富氧空氣的應(yīng)用。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】該興趣小組同學(xué)將重油、褐煤在氧氣含量不同的富氧空氣中燃燒,并對(duì)燃燒產(chǎn)生的溫度和煙氣量(廢氣中有害物質(zhì)的總量)進(jìn)行了測(cè)定,得到的相關(guān)數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示:
【實(shí)驗(yàn)分析】
(1)結(jié)合圖4,說(shuō)出空氣中氧氣含量與燃燒產(chǎn)生的溫度的關(guān)系:
。
(2)結(jié)合圖5,寫出減少重油、褐煤燃燒時(shí)尾氣污染的措施:
。