Question

14．空气中氧气含量测定的再认识．
【实验回顾】实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量（装置如图），写出红磷燃烧的反应表达式为4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于21%．
【提出问题】用红磷燃烧的方法为什么不能准确地测定空气中氧气的含量？
【问题分析】（1）装置漏气；
（2）红磷的量不足，装置内氧气有剩余；…
【问题拓展】镁在空气中燃烧的化学表达式为2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO，已知镁条除了和氧气反应，还可以和氮气、二氧化碳发生反应．镁和氮气反应的生成物为Mg₃N₂，其中氮元素的化合价为-3价；镁在二氧化碳中点燃后生成白色固体氧化镁和一种黑色单质，该反应表达式为2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，因此仓库内的镁条着火，不能（填“能”或“不能”）用二氧化碳灭火．探究空气中氧气含量的实验中，若将燃烧匙中的药品换成镁粉，实验结束后，测量得到的结果偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 只有熟悉用红磷测定空气组成的实验原理、操作、现象、结论和注意事项，才能正确解答本题．根据镁和氧气点燃产生氧化镁写出反应的方程式；关键化合物中正负化合价的代数和为0计算氮元素的化合价；根据对燃烧的认识及对氮气、二氧化碳的认识进行分析．

解答 解：【实验回顾】磷与氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷，反应表达式为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅ ；
【问题分析】进行此实验时，必须保证装置的气密性良好，红磷足量，瓶子冷却后再打开弹簧夹，否则会导致结果不准确，所以本题答案为：红磷的量不够；装置可能漏气；未冷却到室温就打开弹簧夹．故填：红磷的量不足．
【问题拓展】镁和氧气点燃产生氧化镁，该反应表达式为：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO；设Mg₃N₂中氮元素的化合价为x，则（+2）×3+2x=0，x=-3；镁在二氧化碳中点燃后生成白色固体氧化镁和一种黑色单质，该反应表达式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；因此仓库内的镁条着火，不能用二氧化碳灭火．若用镁代替磷来测定氧气的含量，镁会消耗氧气、氮气、二氧化碳，会使装置内的气体减少的多，因此结果会偏大；
答案：
【实验回顾】4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
【问题分析】（2）红磷的量不足；
【问题拓展】2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO；-3   2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；   不能；偏大

点评 本考点是测定氧气在空气中的体积分数，实验中要注意装置的严密性、所用药品的量、生成物的状态、误差分析、对实验现象的分析等，培养了学生的分析推理能力和严谨的实验态度．