Question

12．某化學(xué)興趣小組的同學(xué)對空氣中氧氣的含量測定進(jìn)行再探究．

（一）甲組同學(xué)利用某脫氧劑測定空氣中氧氣含量，興趣小組進(jìn)行了如下實驗：使用圖1裝置進(jìn)行實驗．實驗前應(yīng)先進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性．
【實驗過程】
步驟1：在注射器中放入足量脫氧劑粉末（體積為2mL），封閉．
步驟2：打開彈簧夾，將活塞向右拉至一定距離，關(guān)閉彈簧夾．
步驟3：不斷輕輕晃動注射器，至活塞位置不再發(fā)生變化．
【數(shù)據(jù)處理】
（1）實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)是：①注射器原來的空氣的體積②反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積；反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積．
（2）上述實驗測定過程至少需要重復(fù)兩次，其目的是使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確．
【實驗對比】實驗室常通過燃燒紅磷法測定空氣中氧氣的含量（裝置如圖2）．步驟如下：
（1）用彈簧夾夾緊橡皮管；
（2）點燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即伸入瓶中并塞緊瓶塞．
（3）燃燒結(jié)束，冷卻的室溫．
（4）觀察并記錄水面的變化情況．多次實驗發(fā)現(xiàn)，集氣瓶內(nèi)上升的水面始終小于瓶內(nèi)原有空氣體積的五分之一．
【拓展研究】查閱資料得知，當(dāng)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)降至約為7%以下時，紅磷不再燃燒．由此可知，燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準(zhǔn)確．
【實驗評價】與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是不受氧氣含量多少的影響，使結(jié)果更準(zhǔn)確．
（二）乙組同學(xué)利用裝置進(jìn)行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%．
（1）圖3中A儀器的名稱是燒杯．
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進(jìn)入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%．現(xiàn)進(jìn)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．
【查閱資料】鎂條在空氣中燃燒，能與氧氣反應(yīng)產(chǎn)物為氧化鎂（MgO）固體，也能與氮氣反應(yīng)產(chǎn)物為氮化鎂（Mg₃N₂）固體．
（3）現(xiàn)有24g鎂條，在空氣中完全燃燒后，生成物的質(zhì)量應(yīng)在33.3g與40g（填數(shù)值范圍）之間．（請寫出計算過程）

Answer 1

分析 【數(shù)據(jù)處理】
使用圖2裝置進(jìn)行實驗．實驗前應(yīng)先進(jìn)行的操作是：檢查裝置的氣密性；實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)是：注射器原來的空氣的體積、反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積；上述實驗測定過程至少需要重復(fù)兩次，其目的是：使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確；本實驗成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；紅磷要足量；燃燒結(jié)束，冷卻的室溫，再打開止水夾；由實驗探究可知，燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準(zhǔn)確的原因的是：氧氣含量太少時，可燃物無法燃燒；與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是：不受氧氣含量多少的影響，使結(jié)果更準(zhǔn)確．
（1）根據(jù)實驗室常用儀器解答；根據(jù)氣體的壓強(qiáng)差進(jìn)行分析；
（2）因為空氣中氮氣、氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)是99%，進(jìn)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；氮氣和鎂在點燃條件下能生成氮化鎂．

解答 解：（一）使用圖1裝置進(jìn)行實驗．實驗前應(yīng)先進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性；
【數(shù)據(jù)處理】使用圖2裝置進(jìn)行實驗．實驗前應(yīng)先進(jìn)行的操作是：檢查裝置的氣密性；實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)是：注射器原來的空氣的體積、反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積；上述實驗測定過程至少需要重復(fù)兩次，其目的是：使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確；故答案為：檢查裝置的氣密性；注射器原來的空氣的體積、反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積；使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確；
（3）【實驗對比】本實驗成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；紅磷要足量；燃燒結(jié)束，冷卻的室溫，再打開止水夾；故答案為：燃燒結(jié)束，冷卻的室溫；
（4）【拓展研究】【實驗評價】由實驗探究可知，燃燒紅磷法測定結(jié)果不夠準(zhǔn)確的原因的是：氧氣含量太少時，可燃物無法燃燒；與燃燒紅磷法相比，脫氧劑法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)點是：不受氧氣含量多少的影響，使結(jié)果更準(zhǔn)確；故答案為：氧氣含量太少時，可燃物無法燃燒；不受氧氣含量多少的影響，使結(jié)果更準(zhǔn)確；
（二）（1）圖中所給儀器的名稱為燒杯；鎂條燃燒消耗了氧氣，而使瓶內(nèi)壓強(qiáng)小于外界大氣壓，從而使水進(jìn)入廣口瓶中；則進(jìn)入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%；現(xiàn)進(jìn)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；
設(shè)若產(chǎn)物全部為氧化鎂時產(chǎn)物的質(zhì)量為x．
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO
48                    80
24g                    x
$\frac{48}{24g}=\frac{80}{x}$
解得x=40g
設(shè)若產(chǎn)物全部為氮化鎂時產(chǎn)物的質(zhì)量為y．
3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
72                  100
24g                  y
$\frac{72}{24g}=\frac{100}{y}$
則，解得y=33.3g
通過以上計算可知所得產(chǎn)物質(zhì)量應(yīng)在33.3g與40g之間．
答案：
（一）檢查裝置的氣密性；
【數(shù)據(jù)處理】
（1）注射器原來的空氣的體積、反應(yīng)后注射器活塞進(jìn)入后顯示剩余氣體的體積；
（2）使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確；
【實驗對比】（3）燃燒結(jié)束，冷卻的室溫；
【實驗評價】不受氧氣含量多少的影響，使結(jié)果更準(zhǔn)確．
（二）
（1）燒杯；
（2）21；氧氣和氮氣；
（3）33.3g與40g．

點評 實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結(jié)論和實驗規(guī)律的探究等．本題通過實驗資料和實驗分析，得到了正確的結(jié)論，屬于結(jié)論性探究．同學(xué)們要具體分析，綜合掌握．