Question

【題目】甲乙兩化學(xué)興趣小組的同學(xué)按課本上的實(shí)驗(yàn)裝置做“測定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”實(shí)驗(yàn)（如圖甲所示），但測出的氧氣的體積分?jǐn)?shù)存在誤差。

請你參與探究：

甲組測出氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于五分之一

（提出問題）造成誤差的原因是什么？如何改進(jìn)課本上的實(shí)驗(yàn)裝置？

（查閱資料）紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點(diǎn)/℃	著火點(diǎn)/℃	密度（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

（猜想與假設(shè)）

A同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

B同學(xué)：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣。

（1）你還能作出的猜想是____________________________。

（交流與討論）

他們對課本上的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了圖乙所示的改進(jìn)（其他儀器忽略）。

（2）與課本上的實(shí)驗(yàn)裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點(diǎn)是 _______________。

（3）能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 _______________。

乙組同學(xué)從課本鎂條燃燒實(shí)驗(yàn)得到啟發(fā)，用鎂代替紅磷，實(shí)驗(yàn)完畢，冷卻后進(jìn)入水的體積遠(yuǎn)大于總?cè)莘e的1/5。

（猜想與假設(shè)）可能鎂條與氮?dú)獍l(fā)生了反應(yīng)

（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）

為檢驗(yàn)鎂條能否在N2中燃燒，興趣小組展開如下探究：

①組裝儀器（圖1，鐘罩下端無底），檢查氣密性：向水槽中加水，觀察現(xiàn)象；

②將足量白磷在空氣中點(diǎn)燃后，迅速伸入鐘罩內(nèi)，塞緊橡皮塞；

③待鐘罩內(nèi)水面不再變化時，向水槽中加水，使水槽中液面與鐘罩內(nèi)液面相平；

④打開橡皮塞，將燃著的螺旋狀鎂條迅速伸入鐘罩內(nèi)，塞緊橡皮塞（圖2），觀察液面變化；

（交流討論）

（4）步驟①氣密性良好的現(xiàn)象是________________________；

（5）步驟②目的是_____________________________________；

（6）步驟④觀察到_____________________現(xiàn)象，說明鎂條與氮?dú)夥磻?yīng)。

（結(jié)論）除氧氣外，鎂條還能與氮?dú)夥磻?yīng)。

（反思）乙組小羅同學(xué)認(rèn)為只進(jìn)行圖2實(shí)驗(yàn)，當(dāng)鐘罩內(nèi)進(jìn)入水的體積大于總?cè)莘e的1/5，就能說明鎂與氧氣、氮?dú)舛及l(fā)生了反應(yīng)，對此觀點(diǎn)你認(rèn)為是否正確_______，并說明理由__________________ 。

（拓展）①鎂與氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化鎂（Mg3N2），由于氧氣比氮?dú)饣顫�，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質(zhì)量比氧化鎂_______（大、小）。

②8g鎂在空氣中燃燒，若有30%的鎂生成氮化鎂，計(jì)算氮化鎂的質(zhì)量__________（寫出計(jì)算過程）。

Answer 1

【答案】紅磷量不足/橡皮塞未塞緊（合理即可） 確保裝置不漏氣 左邊液面上升至“1”刻度處 表面皿上浮 對比實(shí)驗(yàn) 圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿 不正確 可能實(shí)驗(yàn)誤差造成，如：裝置的氣密性不好，導(dǎo)致氣體逸出等 小 3.3g

【解析】

[猜想與假設(shè)]

（1）測定空氣中氧氣含量的原理是，利用物質(zhì)與空氣中的氧氣反應(yīng)，又不生成氣體，使瓶內(nèi)氣體減少，壓強(qiáng)變小，水倒流入集氣瓶內(nèi)，倒流的水的體積就等于瓶內(nèi)氧氣的體積。還可能作出的猜想是紅磷量不足、橡皮塞未塞緊（即裝置的氣密性不好）或者沒冷卻到室溫（合理即可）導(dǎo)致甲組測出氧氣的體積分?jǐn)?shù)小于五分之一；

[交流與討論]

（2）與課本上的實(shí)驗(yàn)裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點(diǎn)是確保裝置不漏氣（即能始終保持良好的氣密性），使測定結(jié)果更準(zhǔn)確；

（3）能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是左邊液面上升至“1”刻度處；

[交流討論]

（4）步驟①氣密性良好的現(xiàn)象是表面皿上��；

（5）步驟②目的是對照試驗(yàn)，通過比較表面皿上升的程度，探究鎂條是否與氮?dú)夥磻?yīng)；

（6）步驟④觀察到圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿，說明鎂條與氮?dú)夥磻?yīng)；

[反思]乙組小羅同學(xué)認(rèn)為只進(jìn)行圖2實(shí)驗(yàn)，當(dāng)鐘罩內(nèi)進(jìn)入水的體積大于總?cè)莘e的1/5，就能說明鎂與氧氣、氮?dú)舛及l(fā)生了反應(yīng)，此觀點(diǎn)不正確，理由：可能實(shí)驗(yàn)誤差造成，如：裝置的氣密性不好，導(dǎo)致氣體逸出等；

[拓展]①鎂與氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化鎂（Mg3N2），由于氧氣比氮?dú)饣顫�，所以鎂燃燒時幾乎都與氧氣發(fā)生了反應(yīng)，因此生成的氮化鎂質(zhì)量比氧化鎂��；

②8g鎂在空氣中燃燒，若有30%的鎂生成氮化鎂，則氮化鎂中鎂元素的質(zhì)量為8g×30%=2.4g，氮化鎂的質(zhì)量：。