Question

【题目】（探究一）：空气中氧气含量的再测定

（1） 实验原理：由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内________减小，烧杯中水倒吸到集气瓶。能粗略测出空气中氧气的含量。

（问题提出）有实验资料表明：燃烧过程中当氧气体积分数低于7% 时，红磷就无法继续燃烧，因此通过上述实验，结果与存在一定的误差。

（实验改进）

Ⅰ. 根据铁在空气中生锈的原理设计图10实验装置，再次测定空气中氧气含量。饱和食盐水、活性炭会_____铁生锈。

（填：加快或减慢）

Ⅱ.测得实验数据如表4

（2）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2]，写出该反应的化学式表达式____________________________________

（3）根据表4计算，改进后测得的空气中氧气的体积分数是____(计算精确到0.1%)。

（4）从实验原理角度分析，改进后的实验结果比前者准确度更髙的原因是：

_________________________（写一点即可）

（探究二）实验室制取二氧化碳药品的选择

某研究小组在实验室制取二氧化碳的研究中发现，通常不选用大理石与稀硫酸反应制取二氧化碳，其原因是反应生成硫酸钙微溶物覆盖在固体的表面，阻碍了大理石与稀硫酸的接触，反应速率逐渐减慢甚至停止。为此，该小组设立研究课题：选择合适浓度的硫酸和适当的反应温度制取二氧化碳．

[实验一] 选择合适浓度的硫酸

操作：在28℃时，用装有5mL硫酸溶液的注射器向盛有lg直径为2mm大理石的大试管中注入硫酸，记录15分钟内生成气体的体积，见下表：

试管编号	1	2	3	4	5
硫酸浓度（％）	15	20	25	30	35
气体体积（mL）	35	47	55	51	42

[实验二] 选择合适的反应温度

操作：往盛有lg直径为2mm大理石的大试管中分别加入5mL相同合适浓度而不同温度的硫酸溶液，观察反应的情况，记录如下表：

试管编号	A	B	C	D	E
温度（℃）	40	50	60	70	80
现象和比较	有少量 气泡	气泡比A 号试管多	气泡明显比B号试管多	大量气泡产生，与常温用盐酸反应相似	反应激烈，迅速产生大量气体

回答：

（5）稀硫酸与大理石反应，在28℃时，选用硫酸的浓度最合适为____％，因为浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是_________________________________．

（6）在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为______℃，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是_____________________________________．

（7）除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加________________________操作，更有利于气体的制备。

（8）该研究小组为了研究__________________对该反应速率的影响，进行了如下实验

试管编号	A	B
试管内药品	1g块状大理石与5mL25％稀硫酸	1g粉末状大理石与5mL25％稀硫酸
现象和比较	有少量气泡	迅速产生较多气泡

（9）大理石和稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，试写出该反应的文字表达式_________。

Answer 1

【答案】气压；加快；Fe + H2O + O2 Fe(OH)220.2%铁的缓慢氧化使集气瓶中的氧气消耗更彻底，使实验结果更准确。测量时考虑到导管容积和扣除内容物后的集气瓶容积，使实验结果更准确。25%，生成气体体积较少70，温度过低，反应过慢，温度过高，反应剧烈，不利于气体的收集；大理石固体颗粒的大小等；碳酸钙+硫酸→硫酸钙+水+二氧化碳。

【解析】

（1）由于红磷燃烧消耗空气中的氧气，使瓶内气压减小，烧杯中水倒吸到集气瓶，若装置的气密性良好，操作规范，用量筒测量进入瓶中水的体积，能粗略测得空气中氧气的含量；
Ⅰ. 铁生锈是铁、氧气、水的共同作用，饱和食盐水、活性炭的存在会加快铁生锈；

Ⅱ. （2）铁生锈过程发生复杂的化学反应，首先是铁与氧气、水反应生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2]，该反应的化学式表达式Fe + H2O + O2 Fe(OH)2；

（3） 根据表4计算，改进实验后测得的空气中氧气的体积分数是×100%=20.2%；

（4）从实验原理角度分析，改进后的结果比教材实验准确度髙的原因是：铁生锈消耗氧气更彻底，计算集气瓶中空气体积时扣除了内容物的体积等；

(5)由表格中数据可知，稀硫酸与大理石反应，在28℃时，选用硫酸的浓度最合适为25％，此时的反应生成气体体积最大，当浓度小于或大于合适浓度对反应的影响是生成气体体积较少；

(6) 由表格中数据可知，40℃时，有少量气泡；50℃时，气泡比A，号试管多；60℃时，气泡明显比B号试管多；70℃时，大量气泡产生，与常温用盐酸反应相似；80℃时，反应激烈，迅速产生大量气体。因此在合适的硫酸浓度下，应选择最合适的反应温度为70℃，因为温度高于或低于该温度对反应的影响是温度过低，反应过慢，温度过高，反应剧烈，不利于气体的收集；

(7)除选用适当的温度和合适浓度的硫酸之外，在反应过程中，为防止硫酸钙覆盖在大理石上，应增加震荡或搅拌等操作，更有利于气体的制备；

(8)由表格中信息，对照试验A、B中除石灰石的颗粒大小不同，其都相同，可知该实验是研究大理石固体颗粒的大小等对该反应速率的影响；

(9)大理石和稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，反应的文字表达式：碳酸钙+硫酸→硫酸钙+水+二氧化碳。