Question

某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)想通過用鎂條燃燒的實驗來測定空氣中的氧氣含量（如圖）．
【提出問題】利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量是否合理？
【查閱資料】
鎂是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在氮氣中能燃燒，生成固態(tài)的氮化鎂，化學(xué)方程式為

 

；
在二氧化碳氣體中也能燃燒，生成碳和氧化鎂，化學(xué)方程式為 2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C．
【得出結(jié)論】
在點燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮氣、二氧化碳反應(yīng)，因此利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量

 

（選填“合理”或“不合理”）．
【進行實驗】
按圖所示，點燃鎂條，待鎂條熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%．此時水能進入集氣瓶的原因是

 

，集氣瓶中事先放少量細沙的目的是

 

．
【數(shù)據(jù)分析】
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

 

%．本實驗中進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，若所有操作過程均準(zhǔn)確無誤，則可推出參加反應(yīng)的氣體除了氧氣，還一定還有

 

．
【交流與反思】
若將裝置中纏在鐵絲上的鎂條改為盛有碳粉的燃燒匙（其余儀器和用品均不改變），能否測定空氣里氧氣的含量是否合理？

 

．（選填“合理”或“不合理”）

Answer 1

考點：測定空氣里氧氣含量的探究,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：【查閱資料】=根據(jù)鎂在氮氣中也能燃燒，生成氮化鎂，寫出反應(yīng)的方程式；
【得出結(jié)論】根據(jù)在點燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮氣、二氧化碳反應(yīng)解答；
【進行實驗】
根據(jù)當(dāng)集氣瓶中的氣體減少時，會導(dǎo)致壓強減��；根據(jù)集氣瓶中事先放少量細沙的目的是防止集氣瓶炸裂解答；
【數(shù)據(jù)分析】
因為空氣中氮氣、氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)是99%，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氧氣和氮氣；
【交流與反思】根據(jù)硫的化學(xué)性質(zhì)結(jié)合壓強知識分析；

解答：解：
【查閱資料】
鎂在氮氣中也能燃燒，生成氮化鎂（鎂元素顯+2價，氮元素呈負(fù)三價，則氮化鎂的化學(xué)式為：Mg₃N₂），則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂；
【得出結(jié)論】在點燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮氣、二氧化碳反應(yīng)，造成所測結(jié)果偏大，故利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量不合理；
【進行實驗】
鎂條燃燒時會與空氣中的氧氣反應(yīng)生成固體氧化鎂，致使瓶內(nèi)氣體減少壓強減小，水在大氣壓作用下進入瓶中；集氣瓶中事先放少量細沙的目的是防止集氣瓶炸裂；
【數(shù)據(jù)分析】
由于氧氣只占空氣體積的21%，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，瓶內(nèi)氣體只能減少原體積的21%，所以進入水的體積最多不超過其容積的21%；實驗中進入瓶中水的體積達70%，說明反應(yīng)消耗空氣的體積為70%，因此已不是僅消耗氧氣了，還應(yīng)消耗部分氮氣；
【交流與反思】
若用硫代替，該實驗不能獲得成功，理由是：硫與氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時又生成二氧化硫等氣體，瓶中的壓強沒有減��；
答案：
【查閱資料】3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂
【得出結(jié)論】不合理
【進行實驗】
瓶內(nèi)氣體被消耗，使瓶內(nèi)壓強變小        防止集氣瓶炸裂
【數(shù)據(jù)分析】21    氮氣 
【交流與反思】不合理

點評：本題主要考查鎂的性質(zhì)和化學(xué)式的書寫等方面的知識，書寫化學(xué)式時要注意正負(fù)化合價的代數(shù)和為零的原則．