Question

18．某化學興趣小組同學設想通過用鎂條燃燒的實驗來測定空氣中的氧氣含量（如圖所示）．
[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]
（1）鎂是一種化學性質(zhì)比較活潑的金屬，在二氧化碳氣體中也能燃燒，生成碳和氧化鎂，化學方程式為CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，反應中元素的化合價升高的是鎂元素，該反應屬于置換反應．（填基本反應類型）．
[得出結論]
（2）在點燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應，還能與氮氣、二氧化碳反應，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不合理．（選填“合理”或“不合理”） 
[進行實驗]
（3）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瓶內(nèi)氣體被消耗，使瓶內(nèi)壓強變小，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]
（4）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%．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確無誤，則可推出參加反應的氣體除了氧氣，還一定還有氮氣．
[交流與反思]
（5）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），測定空氣里氧氣的含量是否合理？不合理．（選填“合理”或“不合理”）

Answer 1

分析 【查閱資料】根據(jù)題中的敘述找出反應物、生成物以及反應條件書寫方程式，根據(jù)反應物、生成物的類別判斷反應的基本類型；
【得出結論】根據(jù)在點燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應，還能與氮氣、二氧化碳反應解答；
【進行實驗】
根據(jù)當集氣瓶中的氣體減少時，會導致壓強減小；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、氧氣所占的體積分數(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)碳的化學性質(zhì)結合壓強知識分析．

解答 解：【查閱資料】
（1）鎂和二氧化碳在點燃的條件下生成氧化鎂和碳，反應的化學方程式是CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；反應中鎂元素的化合價升高，該反應由一種單質(zhì)與一種化合物反應生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，符合置換反應的概念，屬于置換反應；
【得出結論】（2）在點燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應，還能與氮氣、二氧化碳反應，造成所測結果偏大，故利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量不合理；
【進行實驗】
（3）鎂條燃燒時會與空氣中的氧氣反應生成固體氧化鎂，致使瓶內(nèi)氣體減少壓強減小，水在大氣壓作用下進入瓶中；集氣瓶中事先放少量細沙的目的是防止集氣瓶炸裂；
【數(shù)據(jù)分析】
（4）由于氧氣只占空氣體積的21%，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，瓶內(nèi)氣體只能減少原體積的21%，所以進入水的體積最多不超過其容積的21%；實驗中進入瓶中水的體積達70%，說明反應消耗空氣的體積為70%，因此已不是僅消耗氧氣了，還應消耗部分氮氣；
【交流與反思】
（5）若用碳代替，該實驗不能獲得成功，理由是：碳與氧氣反應，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳等氣體，瓶中的壓強沒有減��；
答案：
（1）CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；鎂；置換；
（2）不合理；
（3）瓶內(nèi)氣體被消耗，使瓶內(nèi)壓強變��；防止集氣瓶炸裂；
（4）21；氮氣；
（5）不合理．

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