Question

19．法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是氧氣約占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，某學(xué)校興趣小組同學(xué)模仿教材中實(shí)驗(yàn)，分別用如圖1所示四個(gè)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．（燒杯和集氣瓶中液體為水）
（1）用A裝置實(shí)驗(yàn)，一切操作規(guī)范，但幾乎沒有水進(jìn)入集氣瓶中，原因是木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體，不能使瓶?jī)?nèi)外形成氣壓差；
（2）圖2是同學(xué)們對(duì)裝置B的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)．主要操作是：在實(shí)際容積為250mL的集氣瓶里，先裝進(jìn)50mL水，再按圖2連接好儀器，按下熱的玻璃棒，白磷立即被點(diǎn)燃，集氣瓶里預(yù)先裝進(jìn)的50mL水，在實(shí)驗(yàn)過程中起到的作用是ACD（填序號(hào)）
A．加快集氣瓶冷卻
B．減少集氣瓶空間
C．緩沖集氣瓶?jī)?nèi)氣壓的驟然升高
D．液封導(dǎo)氣管末端以防氣體逸出
（3）同學(xué)們沒有用裝置C進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們認(rèn)為，使用該裝置實(shí)驗(yàn)，無法得出氧氣體積的占空氣總體積的$\frac{1}{5}$，理由是鐵絲在空氣中不能燃燒．
（4）同學(xué)們用D圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在生成的白色固體中還夾雜著少量的淡黃色固體．通過化學(xué)學(xué)習(xí)知道鎂條在氧氣中燃燒生只成白色的氧化鎂固體．
[提出問題]為什么會(huì)生成淡黃色固體？
[查閱資料]小明查閱資料，記錄了下列幾種物質(zhì)的顏色：

物質(zhì)	氧化鎂MgO	氯化鎂MgCl2	氮化鎂Mg3N2	硝酸鎂Mg（NO3）2
顏色	白色	白色	淡黃色	白色

其他同學(xué)認(rèn)為不必查閱氯化鎂的顏色，他們認(rèn)為不可能生成氯化鎂，理由是空氣中不含氯元素．
[提出猜想]分析資料，小明認(rèn)為淡黃色固體可能是由鎂與空氣中的氮?dú)夥磻?yīng)生成的．
[實(shí)驗(yàn)探究]小明設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了自己猜想，他的實(shí)驗(yàn)方案是將點(diǎn)燃的鎂條伸人充滿氮?dú)獾募瘹馄恐校�觀察是否生成淡黃色的固體．
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出鎂條在空氣中燃燒的一個(gè)文字表達(dá)式鎂+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$氧化鎂．
[實(shí)驗(yàn)反思]①用D圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則測(cè)得的氧氣的含量會(huì)＞$\frac{1}{5}$（填“＞”，“＜”或“=”）．
②已知m克MgO和Mg₃N₂的混合物中鎂元素的質(zhì)量為6克，則m的取值范圍是8.3克＜m＜10克．

Answer 1

分析 （1）題目要求分析可能造成測(cè)量結(jié)果小于$\frac{1}{5}$的原因，不僅僅是產(chǎn)生誤差，而是強(qiáng)調(diào)小于$\frac{1}{5}$，所以要圍繞偏低的各種可能進(jìn)行分析．
（2）集氣瓶里預(yù)先裝進(jìn)的50mL水，在實(shí)驗(yàn)過程中起到的作用是：加快集氣瓶冷卻，液封導(dǎo)氣管末端以防氣體逸出，緩沖集氣瓶?jī)?nèi)氣壓的驟然升高．
（3）考慮鐵絲在空氣中不能燃燒．
（4）【查閱資料】根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定產(chǎn)物中一定不存在氯化鎂；
【提出猜想】根據(jù)空氣的成分和固體的顏色判斷淡黃色固體的來源；
【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)在純氧氣中燃燒鎂條只生成白色固體，在純氮?dú)庵腥紵�鎂條只生成淡黃色色固體，可采取分別在純氧氣和純氮?dú)庵腥紵�鎂條，觀察現(xiàn)象的方法；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書寫方程式；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)鎂可以在氮?dú)庵腥紵�這一特殊性質(zhì)分析回答．

解答 解：（1）空氣中氧氣含量的測(cè)定，對(duì)實(shí)驗(yàn)的成敗注意事項(xiàng)為：要保證藥品過量，要保證裝置的氣密性良好，同時(shí)一定要等到溫度恢復(fù)到室溫再打開止水夾讓外界液體進(jìn)入裝置內(nèi)．所以用A裝置實(shí)驗(yàn)，一切操作規(guī)范，但幾乎沒有水進(jìn)入集氣瓶中，原因是碳燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，壓強(qiáng)幾乎沒變．
（2）集氣瓶里預(yù)先裝進(jìn)的50mL水，在實(shí)驗(yàn)過程中起到的作用是：加快集氣瓶冷卻，液封導(dǎo)氣管末端以防氣體逸出，緩沖集氣瓶?jī)?nèi)氣壓的驟然升高；故答案為：ACD；
（3）鐵絲在空氣中不能燃燒，故無法得出氧氣的占空氣總體積的$\frac{1}{5}$；
（4）【查閱資料】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變，由于空氣中無氯元素，所以燃燒產(chǎn)物中一定不存在氯化鎂；
【提出猜想】空氣中含有氮?dú)�，在空氣中點(diǎn)燃鎂條時(shí)，生成的白色固體物質(zhì)中夾雜著少量的淡黃色固體，而氮化鎂為淡黃色，所以淡黃色的固體可能是鎂與空氣中的氮?dú)夥磻?yīng)生成的．
【實(shí)驗(yàn)探究】由于在純氧氣中燃燒鎂條只生成白色固體氧化鎂，在純氮?dú)庵腥紵�鎂條只生成淡黃色色固體氮化鎂，分別在純氧氣和純氮?dú)庵腥紵�鎂條，觀察現(xiàn)象的方法．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鎂和氧氣在點(diǎn)燃的條件下燃燒生成氧化鎂，文字表達(dá)式為：鎂+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$氧化鎂；鎂和氮?dú)庠邳c(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成氮化鎂，文字表達(dá)式為：鎂+氮?dú)?\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$氮化鎂；
【反思與評(píng)價(jià)】①由此可知：用D圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則測(cè)得的氧氣的含量會(huì)大于$\frac{1}{5}$
②假設(shè)6g鎂全部來源于氧化鎂，則氧化鎂的質(zhì)量=6g÷$\frac{24}{24+16}×$100%=10g
假設(shè)6g鎂全部來源于氮化鎂，則氮化鎂的質(zhì)量=6g÷$\frac{24×3}{24×3+14×2}$×100%≈8.3g
則m的取值范圍是8.3克＜m＜10克．
故答案為：
（1）木炭燃燒生成的二氧化碳是氣體，不能使瓶?jī)?nèi)外形成氣壓差；
（2）ACD；
（3）鐵絲在空氣中不能燃燒；
（4）空氣中不含氯元素；氮?dú)�；將點(diǎn)燃的鎂條伸人充滿氮?dú)獾募瘹馄恐�，觀察是否生成淡黃色的固體；鎂+氧氣$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$氧化鎂；
＞；8.3克＜m＜10克

點(diǎn)評(píng) 正確理解質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容，了解燃燒的定義及定義的拓展意義是解決問題的關(guān)鍵，書寫化學(xué)方程式一定要確定反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，不要忘記配平和條件．