Question

4．在“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)探究中，
①甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1的實(shí)驗(yàn)方案：在集氣瓶?jī)?nèi)放足量紅磷，塞緊橡皮塞，用放大鏡聚集太陽(yáng)光來引燃紅磷，待紅磷火焰熄滅且集氣瓶冷卻至室溫后，打開止水夾．如果實(shí)驗(yàn)成功，那實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的主要現(xiàn)象有產(chǎn)生大量白煙、水倒吸入集氣瓶約占$\frac{1}{5}$體積．

②乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖2的實(shí)驗(yàn)方案：將足量鎂粉點(diǎn)燃后放入鐘罩裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，寫出鎂粉與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO．燃燒完畢冷卻后水幾乎占滿整個(gè)鐘罩，已知鎂是一種很活潑的金屬，請(qǐng)推測(cè)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因鎂不僅和氧氣反應(yīng)，還與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)．如果將圖2中鎂粉換成碳粉進(jìn)行相同實(shí)驗(yàn)，則不能 （能或不能）用來測(cè)定空氣中氧氣的含量．
③丙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖3的實(shí)驗(yàn)方案：反應(yīng)容器是由兩個(gè)針筒和中間的玻璃管組成的密閉系統(tǒng)，容器內(nèi)留有30mL空氣．加熱等銅絲的溫度升高后，交替緩緩?fù)苿?dòng)兩個(gè)注射器活塞，觀察到亮紅色的銅絲表面覆蓋著一層黑色物質(zhì)（反應(yīng)方程式：2Cu+O₂ $\stackrel{△}{→}$ 2CuO），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

反應(yīng)前容器內(nèi)空氣體積	反應(yīng)后容器內(nèi)氣體體積
30mL	X mL

Ⅰ．反應(yīng)后容器內(nèi)氣體體積X理論上為24mL．
Ⅱ．如果反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得容器內(nèi)氣體體積為28mL，假設(shè)裝置氣密性完好，那造成實(shí)驗(yàn)有誤差的原因可能是銅絲過少 （試舉一個(gè)即可）．
④十八世紀(jì)法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫為了研究空氣的組成設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如圖4，實(shí)驗(yàn)原理是汞與氧氣在加熱條件下會(huì)反應(yīng)生成紅色的氧化汞粉末．當(dāng)年拉瓦錫在觀察到汞表面浮起紅色渣滓后，還繼續(xù)加熱了12天才停止實(shí)驗(yàn)，他這樣做的理由是為了保證把裝置內(nèi)的氧氣全部反應(yīng)完．

Answer 1

分析 ①紅磷在點(diǎn)燃條件下能和空氣中的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生大量白煙，放出大量熱，生成白色固體五氧化二磷；氧氣約占空氣總體積的五分之一；
②鎂在空氣中燃燒時(shí)，能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鎂；空氣中氧氣和氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)約占空氣總體積的99%；木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w；
③如果銅絲不足，沒有充分加熱，讀數(shù)時(shí)裝置沒有冷卻至室溫，針筒推動(dòng)次數(shù)過少等，都能夠?qū)е旅荛]容器中的氧氣不能完全反應(yīng)；
④需要考慮為了保證把裝置內(nèi)的氧氣全部反應(yīng)完．

解答 解：①如果實(shí)驗(yàn)成功，那實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的主要現(xiàn)象有產(chǎn)生大量白煙，進(jìn)入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一．
故填：產(chǎn)生大量白煙，進(jìn)入集氣瓶中的水約占集氣瓶容積的五分之一．
②鎂粉與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO；
燃燒完畢冷卻后水幾乎占滿整個(gè)鐘罩，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是鎂不僅能和氧氣反應(yīng)，還能夠與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)；
將圖2中鎂粉換成炭粉進(jìn)行相同實(shí)驗(yàn)不能測(cè)定空氣中氧氣的含量其原因是：木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，生成的二氧化碳?xì)怏w占據(jù)了空氣中氧氣的空間．
故填：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO；鎂不僅能和氧氣反應(yīng)，還能夠與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)；不能．
③I．反應(yīng)后容器內(nèi)氣體體積X理論上為：30mL-30mL×$\frac{1}{5}$=24mL．故填：24；
Ⅱ．如果反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得容器內(nèi)氣體體積為28mL，假設(shè)裝置氣密性完好，那造成實(shí)驗(yàn)有誤差的原因可能是銅絲不足，沒有充分加熱，讀數(shù)時(shí)裝置沒有冷卻至室溫，針筒推動(dòng)次數(shù)過少等．故填：銅絲不足
④十八世紀(jì)法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫為了研究空氣的組成設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如圖4，實(shí)驗(yàn)原理是汞與氧氣在加熱條件下會(huì)反應(yīng)生成紅色的氧化汞粉末．當(dāng)年拉瓦錫在觀察到汞表面浮起紅色渣滓后，還繼續(xù)加熱了12天才停止實(shí)驗(yàn)，他這樣做的理由是為了保證把裝置內(nèi)的氧氣全部反應(yīng)完．
故答案為：
①產(chǎn)生大量白煙、水倒吸入集氣瓶約占$\frac{1}{5}$體積．
②2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO．鎂不僅和氧氣反應(yīng)，還與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)．不能．
③Ⅰ． 24．Ⅱ． 銅絲過少．
④為了保證把裝置內(nèi)的氧氣全部反應(yīng)完．

點(diǎn)評(píng) 考慮需要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．