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。某化學興趣小組對富氧空氣開展相關(guān)探究,進行以下實驗。
實驗一:測定富氧空氣中氧氣的含量。
【實驗操作】
①按圖1所示組裝好實驗裝置,
檢查裝置的氣密性
檢查裝置的氣密性
。
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,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,通過數(shù)據(jù)處理得出“富氧空氣”中氧氣的含量。
【問題討論】
(1)請完成實驗操作①檢查裝置的氣密性
檢查裝置的氣密性
。
(2)實驗過程中氣球大小的變化為 先膨脹后縮小
先膨脹后縮小
。
(3)寫出實驗操作③中紅磷燃燒的化學方程式是 。
(4)集氣瓶中水的作用為 吸收紅磷燃燒生成的五氧化二磷,防止污染空氣
吸收紅磷燃燒生成的五氧化二磷,防止污染空氣
。
【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,其原因為鐵在氧氣和水同時存在的條件下會生成鐵銹。根據(jù)鐵生銹的原理,利用鐵粉、炭粉、氯化鈉等物質(zhì)又進行了富氧空氣中氧氣的含量測定(裝置如圖2所示),一段時間后測得的數(shù)據(jù)如下表:
實驗前的體積 |
實驗后的體積 |
集氣瓶內(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)計算,圖2裝置測得的富氧空氣中氧氣的體積分數(shù)是
39.7%
39.7%
(結(jié)果精確0.1%)。
【反思交流】銅也能在氧氣、水、二氧化碳同時存在的條件下,經(jīng)過充分反應而銹蝕,生成銅綠,其主要成分Cu
2(OH)
2CO
3,該反應的化學方程式為: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行實驗,請判斷能否比較準確地測定空氣中氧氣的含量,并說明理由
否,銅生銹需要二氧化碳,而空氣中二氧化碳僅為空氣體積的0.03%,則銅的銹蝕不能將裝置內(nèi)的氧氣耗盡
否,銅生銹需要二氧化碳,而空氣中二氧化碳僅為空氣體積的0.03%,則銅的銹蝕不能將裝置內(nèi)的氧氣耗盡
。
實驗二:研究富氧空氣的應用。
【進行實驗】該興趣小組同學將重油、褐煤在氧氣含量不同的富氧空氣中燃燒,并對燃燒產(chǎn)生的溫度和煙氣量(廢氣中有害物質(zhì)的總量)進行了測定,得到的相關(guān)數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示:
【實驗分析】
(1)結(jié)合圖4,說出空氣中氧氣含量與燃燒產(chǎn)生的溫度的關(guān)系:
氧氣含量越高,燃燒產(chǎn)生的溫度越高
氧氣含量越高,燃燒產(chǎn)生的溫度越高
。
(2)結(jié)合圖5,寫出減少重油、褐煤燃燒時尾氣污染的措施:
使燃料在氧氣含量較高的環(huán)境中進行
使燃料在氧氣含量較高的環(huán)境中進行
。
【答案】檢查裝置的氣密性;檢查裝置的氣密性;先膨脹后縮??;4P+5O
22P
2O
5;吸收紅磷燃燒生成的五氧化二磷,防止污染空氣;39.7%;否,銅生銹需要二氧化碳,而空氣中二氧化碳僅為空氣體積的0.03%,則銅的銹蝕不能將裝置內(nèi)的氧氣耗盡;氧氣含量越高,燃燒產(chǎn)生的溫度越高;使燃料在氧氣含量較高的環(huán)境中進行