Question

11．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對空氣中氧氣的含量進行探究．
[提出問題]空氣中氧氣的含量是多少？
[查閱資料]
①紅磷和白磷都能在空氣中燃燒，都生成五氧化二磷，但紅磷的著火點（可燃物燃燒所需的最低溫度）為240℃，白磷的著火點為40℃②氧化鈣能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，同時放出大量的熱，能煮熟雞蛋．③生石灰的主要成份是氧化鈣．
[設(shè)計方案]興趣小組的同學(xué)將一個具有刻度和可滑動活塞的玻璃管（其中有空氣和白磷）放在裝有生石灰的燒杯的上方（如圖所示），用此裝置進行實驗，請你一同參與．
【進行實驗】
①檢查圖中玻璃管的氣密性．其操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論是用熱毛巾捂住玻璃管，活塞右移，把熱毛巾取走，活塞又回到原刻度
②按圖示裝好藥品后的操作是向燒杯中加入適量的水，該操作的作用是利用水和生石灰反應(yīng)放出的熱量，引燃白磷
【記錄現(xiàn)象】實驗過程中觀察到的現(xiàn)象是白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙玻璃管中的活塞先向右移，后向左移，最后停止在刻度8處
【實驗結(jié)論】氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$
【實驗反思】本實驗是對教材實驗稍作改進而設(shè)計的，其主要優(yōu)點是實驗操作均在密閉容器中進行，減小測量誤差
【拓展與應(yīng)用】已知Mg+O₂$\stackrel{點燃}{→}$MgO，Mg+N₂$\stackrel{點燃}{→}$Mg₂N₂，
據(jù)此反應(yīng)能否用鎂代替磷測定空氣中氧氣的體積含量？不能
由此你對氮氣的化學(xué)性質(zhì)有何新的認識氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑是相對的，在一定條件下，氮氣也能跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．

Answer 1

分析 【進行試驗】①根據(jù)氣體的壓強隨溫度的變化來設(shè)計實驗進行驗證；
②生石灰和水反應(yīng)放出熱量，可以據(jù)此解答；
【記錄現(xiàn)象】白磷燃燒時產(chǎn)生大量白煙，氣體受熱膨脹，而使活塞移動，可以據(jù)此解答該題；
【實驗結(jié)論】該實驗可以驗證氧氣在空氣中的含量，可以據(jù)此解答；
【實驗反思】實驗在密閉的容器中進行，可以據(jù)此解答；
【拓展應(yīng)用】根據(jù)題給信息進行分析．

解答 解：【進行試驗】①氣體受熱壓強增大，如果氣密性良好，則用熱毛巾捂住玻璃管，活塞右移，把熱毛巾取走，活塞又回到原刻；
②生石灰和水反應(yīng)放出熱量，所以按圖示裝好藥品后的操作是想燒杯中加入適量的水，利用水和生石灰反應(yīng)放出的熱量，引燃白磷；
【記錄現(xiàn)象】生石灰和水反應(yīng)放出熱量使玻璃管中氣體受熱膨脹而將活塞向右推動，當溫度達到著火點時會引燃白磷，白磷燃燒時產(chǎn)生大量白煙，消耗氧氣，冷卻后會發(fā)現(xiàn)活塞向左移動，；
【實驗結(jié)論】該實驗可以驗證氧氣在空氣中的含量，根據(jù)實驗現(xiàn)象可以得出氧氣約占空氣體積的$\frac{1}{5}$的結(jié)論；
【實驗反思】實驗在密閉的容器中進行，能夠減少測量誤差；
【拓展應(yīng)用】鎂能夠和氮氣反應(yīng)，使測量的結(jié)果不準確由此可以得出氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑是相對的，在一定條件下，氮氣也能跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
故答案為：【進行實驗】①用熱毛巾捂住玻璃管，活塞右移，把熱毛巾取走，活塞又回到原刻度；
②向燒杯中加入適量的水；   利用水和生石灰反應(yīng)放出的熱量，引燃白磷．
【記錄現(xiàn)象】白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙 玻璃管中的活塞先向右移，后向左移，最后停止在刻度8處；
【實驗結(jié)論】氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
【實驗反思】實驗操作均在密閉容器中進行，減小測量誤差；
【拓展與應(yīng)用】不能； 氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑是相對的，在一定條件下，氮氣也能跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．

點評 本題主要考查用白磷測定空氣組成的實驗原理、操作、現(xiàn)象、結(jié)論和注意事項，難度稍大．