Question

【題目】二百多年前，法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。仿照這個歷史上著名實驗的原理，我們可以用圖1所示裝置來測定空氣中氧氣的含量。

【提出問題】用紅磷燃燒的方法為什么測出的氧氣含量遠低于21%？
（1）【分析討論】①實驗裝置漏氣；② ， 導致裝置內氧氣有剩余；③……
（2）【實驗與交流】在老師的指導下，同學們查閱了白磷、紅磷等物質燃燒需要的最低含氧量如下：
資料1：

可燃物名稱	紅磷	白磷	蠟燭
最低含氧量/%	8.0	4.0	16.0

甲、乙、丙三個小組分別用上述過量紅磷、白磷、蠟燭三種物質進行該實驗，用測氧氣濃度的傳感器測得反應后的氧氣濃度分別為8.85%、3.21%、16.7%，數據與表中的理論值基本一致。其中蠟燭燃燒后用測一氧化碳濃度傳感器測算一氧化碳濃度約為2%。
資料2：蠟燭或者木炭在密閉的集氣瓶中燃燒，氧氣濃度會不斷變小，會有一氧化碳氣體生成。常溫下一氧化碳難溶于水，且不與澄清石灰水反應。根據以上信息回答下列問題：
①白磷和紅磷相比，使用白磷能使結果更準確，其原因是。
②請寫出紅磷燃燒的化學方程式 ， 該反應屬于反應（填一種基本反應類型）；有同學提議選用木炭替代紅磷做實驗，在集氣瓶底部預先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳氣體，小華覺得不可行，其主要原因是。
③興趣小組用白磷代替紅磷進行實驗，已知化學反應前后元素種類和質量都不發生改變，若該實驗中消耗的氧氣質量為0.8克，則理論上生成的五氧化二磷的質量為。
（3）【實驗拓展】某校研究性學習小組用下圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗。燃燒、冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%。

實驗過程中，若彈簧夾未夾緊，則進入集氣瓶中的水會（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。
（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 ， 現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的 70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中還一定有氮氣，其理由是
（5）【提出問題】氮氣是怎樣減少的呢？
【作出假設】氮氣是與鎂條反應而減少的。
【查閱資料】
①鎂條在空氣中燃燒時，不僅與空氣中的氧氣反應生成氧化鎂，還能與氮氣反應生成氮化鎂（氮化鎂中氮元素的化合價為-3價），請寫出鎂條與氮氣反應的化學方程式；
②鎂條除了能與氮氣反應，還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂，請你寫出該反應的化學方程式
（6）【驗證實驗】用坩堝鉗夾持鎂條，點燃后迅速伸入盛有氮氣的集氣瓶中，鎂條燃燒，發出暗紅色火焰，生成淡黃色粉末，并放出大量的熱。
【得出結論】鎂條能在氮氣中燃燒生成固體氮化鎂。
【實驗反思】通過以上實驗探究，我們可以知道用于測定空氣中氧氣含量所選用的藥品，應符合的條件是。

Answer 1

【答案】
（1）紅磷的量不足
（2）白磷消耗氧氣更充分,4P＋5O2 2P2O5,化合,木炭在氧氣濃度較低時,會生成CO氣體,且CO氣體難溶于水,不與澄清石灰水反應,1.42
（3）偏大
（4）21%或,氮氣約占空氣組成的78%,大于49%
（5）3Mg＋N2 Mg3N2,2Mg＋CO2 2MgO＋C
（6）只與空氣中的氧氣發生反應
【解析】（1）白磷和紅磷相比，使用白磷能使結果更準確，其原因是白磷消耗氧氣比紅磷更徹底；
（2）紅磷燃燒的化學方程式∶4P＋5O2 2P2O5，該反應屬于化合反應，兩種物質生成了一種物質；用木炭替代紅磷做實驗，在集氣瓶底部預先放少量澄清石灰水吸收生成的二氧化碳氣體，小華覺得不可行，其主要原因是木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應；
用白磷代替紅磷進行實驗，若該實驗中消耗的氧氣質量為0.8克，則理論上生成的五氧化二磷的質量為∶

4P＋5O2	2P2O5
160	284
0.8g	x

＝ ,x＝1.42g.

（3）實驗過程中，若彈簧夾未夾緊，則進入集氣瓶中的水會偏大；
（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%或1/5，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的 70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中還一定有氮氣，其理由是氮氣約占空氣組成的78%，大于49%；
（5）①鎂條在空氣中燃燒時，不僅與空氣中的氧氣反應生成氧化鎂，還能與氮氣反應生成氮化鎂（氮化鎂中氮元素的化合價為-3價），鎂條與氮氣反應的化學方程式3Mg＋N2 Mg3N2 ，根據正負總價代數和為零原則，氮化鎂化學式是Mg3N2；

②鎂條除了能與氮氣反應，還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂，該反應的化學方程式∶2Mg＋CO2 2MgO＋C；
（6）用坩堝鉗夾持鎂條，點燃后迅速伸入盛有氮氣的集氣瓶中，鎂條燃燒，發出暗紅色火焰，生成淡黃色粉末，并放出大量的熱；鎂條能在氮氣中燃燒生成固體氮化鎂；用于測定空氣中氧氣含量所選用的藥品，應符合的條件是只與空氣中的氧氣發生反應，生成物只能是固體.
所以答案是：（1）紅磷的量不足；（2）白磷消耗氧氣更充分；4P＋5O22P2O5；化合；木炭在氧氣濃度較低時，會生成CO氣體，且CO氣體難溶于水，不與澄清石灰水反應；1.42；（3）偏大；（4）21%或；氮氣約占空氣組成的78%，大于49%；（5）3Mg＋N2 Mg3N2；2Mg＋CO2 2MgO＋C；（6）只與空氣中的氧氣發生反應.

【考點精析】解答此題的關鍵在于理解書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式的相關知識，掌握注意：a、配平 b、條件 c、箭號．