Question

【題目】甲乙兩化學興趣小組的同學按課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數”實驗（如圖甲所示），但測出的氧氣的體積分數存在誤差．

請你參與探究：
甲組測出氧氣的體積分數小于五分之一
【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質如下表：

	顏色、狀態	熔點/℃	著火點/℃	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

（1）【猜想與假設】A同學：可能是導管內原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．
B同學：可能是瓶內殘留氣體中還有氧氣．
你還能作出的猜想是 ．
（2）【交流與討論】①他們對課本上的實驗裝置進行了圖乙所示的改進（其他儀器忽略）．
與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優點是 ．
②能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現象是 ．
乙組同學從課本鎂條燃燒實驗得到啟發，用鎂代替紅磷，實驗完畢，冷卻后進入水的體積遠大于總容積的1/5．
（3）【猜想與假設】可能鎂條與氮氣發生了反應
【設計實驗】為檢驗鎂條能否在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，觀察到現象，說明氣密性良好；
②將足量白磷在空氣中點燃后，迅速伸入鐘罩內，塞緊橡皮塞；
③待鐘罩內水面不再變化時，向水槽中加水，使水槽中液面與鐘罩內液面相平；
④打開橡皮塞，將燃著的螺旋狀鎂條迅速伸入鐘罩內，塞緊橡皮塞（圖2），觀察液面變化；
【交流討論】
a.步驟①氣密性良好的現象是；
b.步驟②目的是；
c.步驟④觀察到現象，說明鎂條與氮氣反應．
（4）【反思】乙組小羅同學認為只進行圖2實驗，當鐘罩內進入水的體積大于總容積的 ，就能說明鎂與氧氣、氮氣都發生了反應，對此觀點你認為是否正確并說明理由 ．
（5）【拓展】①鎂與氮氣反應生成氮化鎂（Mg3N2），由于氧氣比氮氣活潑，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質量比氧化鎂（大、小）．
②8g鎂在空氣中燃燒，若有30%的鎂生成氮化鎂，計算氮化鎂的質量 （寫出計算過程）．

Answer 1

【答案】
（1）集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾
（2）確保裝置不漏氣；左邊液面上升至“1”刻度處
（3）表面皿上浮；對比實驗；圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿
（4）不正確，可能是實驗誤差造成的
（5）小；氮化鎂中鎂的質量=8g×30%=2.4g
氮化鎂的質量= =3.3g
【解析】解：【猜想與假設】：要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數等；所以答案是：集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【設計實驗】①與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優點是確保裝置不漏氣；②能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現象是左邊液面上升至“1”刻度處；
【交流討論】a.檢查氣密性：向水槽中加水，觀察到表面皿上浮現象，說明氣密性良好；b.步驟②目的是對比實驗；c.步驟④觀察到圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿現象，說明鎂條與氮氣反應；
【反思】乙組小羅同學認為只進行圖2實驗，當鐘罩內進入水的體積大于總容積的 ，就能說明鎂與氧氣、氮氣都發生了反應，對此觀點你認為是否正確并說明理由不正確，可能是實驗誤差造成的；
【拓展】①鎂與氮氣反應生成氮化鎂（Mg3N2），由于氧氣比氮氣活潑，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質量比氧化鎂�。�②氮化鎂中鎂的質量=8g×30%=2.4g
氮化鎂的質量= =3.3g
答案：
【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】確保裝置不漏氣；左邊液面上升至“1”刻度處；表面皿上�。粚Ρ葘嶒�；圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿【反思】不正確，可能是實驗誤差造成的．【拓展】①�。�②3.3g