4. 兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定进行探究和拓展研究。
[实验回顾] 实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图甲所示),兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于 21%。

[提出问题] 用哪些方法可以较为准确地测定空气中氧气的含量?
[实验与交流] 在老师的指导下,堂堂同学分别用过量的红磷和白磷进行该实验,用氧气传感器测得反应后装置内的氧气浓度分别为 8.85%和 3.21%。请从燃烧条件的角度回答产生上述结果的主要原因:
白磷的着火点比红磷的着火点低
。
[实验探究 1] 正正同学根据铁生锈的原理,探究用铁能否准确测定空气中氧气的含量,于是进行了实验(装置如图乙所示)。通过 7 天测得的数据,计算出空气中氧气的含量为 19.13%。

[交流与反思 1] 与用红磷燃烧的方法相比,用铁丝生锈的方法测定空气中氧气含量的主要优点及原因有哪些?
[实验探究 2] 为了加快反应速率,正正同学通过查阅资料,利用铁粉、炭粉、氯化钠等物质又进行了实验(装置如图丙所示),8 min 后测得的数据如下表所示:


请计算出空气中氧气的含量(计算结果保留一位小数)。
[结论与反思 2] 通过上述实验探究,选择
铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水
(填物质名称)进行实验,可较为快速地完成实验并减小实验误差。

[拓展探究 3] 明明等同学设计实验方案,探究氯化钠对铁锈蚀速率的影响。用如图丁所示装置进行了实验,实验步骤如下:
(1) 量取 2 mL 蒸馏水、2 mL 5%的氯化钠溶液依次注入实验瓶 A、B 中;
(2) 打开实验软件,校准氧气传感器;
(3) 分别称取两份 1 g 铁粉,抖动称量纸上的固体使其均匀散落在实验瓶 A、B 底部;
(4) 迅速在实验瓶口插入氧气传感器,点击实验软件的“开始”采集数据,待曲线稳定后停止实验。
根据测得实验数据绘制的曲线图如图戊所示。

读取空气中氧气含量约为
20.5%
。
分析说明氯化钠对铁锈蚀速率有影响的依据:
相同时间内,有氯化钠的条件下氧气含量更低,说明这段时间内消耗氧气更多,反应速率更快
。
1500 s 时实验瓶中的实验现象是
有氯化钠的瓶中黑色固体部分变为红褐色铁锈样固体,无氯化钠的瓶中黑色固体颜色基本不变或出现较少红褐色固体
。
[交流与反思 3]
(1) 铁锈蚀需要消耗氧气等物质,有氯化钠的条件下,铁锈蚀速率加快。
(2) 通过上述探究并参照燃烧条件与灭火原理,你对防止铁制品锈蚀的建议是
破坏铁生锈的条件,并控制盐分,可以有效地防止铁制品生锈
。
(3) 自行车的构件如支架、链条、车圈等,分别采取了什么防锈措施?
自行车支架采用刷油漆,链条采用涂油,车圈采用镀铬等措施,支架和车圈也可采用铝合金、不锈钢等其他耐腐蚀的合金材料
。