Question

19．某校研究性學(xué)習(xí)小組用如圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，燃燒、冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%．
（1）為了確保實驗成功，首先應(yīng)檢查裝置的氣密性．燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是鎂條燃燒消耗了集氣瓶內(nèi)的氣體，使瓶內(nèi)的壓強減�。�
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%．現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣．
【發(fā)現(xiàn)問題】氮氣是怎樣減少的呢？
【假設(shè)一】氮氣易溶于水．
【假設(shè)二】氮氣與鎂條反應(yīng)而減少．
【查閱資料】鎂條在氮氣中能燃燒，產(chǎn)物為氮化鎂（Mg₃N₂）固體．氮化鎂中氮元素的化合價為-3．鎂條還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
（3）通過以上探究，你覺得要使實驗成功，選擇的反應(yīng)物應(yīng)符合：可燃物只與空氣中氧氣反應(yīng)且生成物是固體．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的注意事項分析；鎂燃燒后，燒杯內(nèi)的壓強變小，大氣壓會把水壓入燒杯分析；
（2）①根據(jù)氧氣在空氣的體積分數(shù)，便知多少體積；②根據(jù)實驗現(xiàn)象實際進入水約占70%，這只能說明是空氣中的某些氣體和鎂反應(yīng)了，或是空氣中的某些成分在該環(huán)境中發(fā)生了反應(yīng)，據(jù)此可以提出假設(shè)二；
【查閱資料】根據(jù)化合物中元素化合價的特點計算化合價；根據(jù)鎂和二氧化碳氣體在點燃的條件下生成碳和氧化鎂寫出反應(yīng)的方程式；
（3）根據(jù)測定氧氣的原理分析條件．

解答 解：（1）為了確保實驗成功，首先應(yīng)檢查裝置的氣密性；鎂帶燃燒消耗了集氣瓶內(nèi)的氣體，使瓶內(nèi)的壓強減�。�
（2）如果只和空氣中氧氣反應(yīng)那么不會超過21%，因為空氣中氧氣占21%，則進入集氣瓶中的水也應(yīng)該不超過21%，但現(xiàn)象卻是70%，那說明鎂還與空氣中的另一種氣體反應(yīng)，又知空氣中氮氣所占比例最大，占78%，所以減少的氣體中肯定有氮氣氣體；
【查閱資料】氮化鎂（Mg₃N₂）中，鎂元素的化合價是+2價，因此氮元素的化合價是-3價；鎂和二氧化碳氣體在點燃的條件下生成碳和氧化鎂，反應(yīng)的方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）通過以上探究，你會發(fā)現(xiàn)測定空氣中氧氣含量選擇可燃物的時候應(yīng)注意：可燃物只與空氣中氧氣反應(yīng)且生成物是固體．
故答案為：（1）檢查裝置的氣密性；鎂條燃燒消耗了集氣瓶內(nèi)的氣體，使瓶內(nèi)的壓強減��；
（2）21；氮氣與鎂條反應(yīng)而減少；
【查閱資料】-3；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）可燃物只與空氣中氧氣反應(yīng)且生成物是固體．

點評 本題難度不大，掌握實驗室測定空氣中氧氣含量的實驗原理、燃燒的條件、化學(xué)方程式的書寫方法等是正確解答本題的關(guān)鍵．