Question

我校化学兴趣小组就空气中氧气的含量进行探究：如图1将红磷置于燃烧匙中燃烧，观察实验：

（1）为了充分消耗容器中的氧气，红磷的用量应

 

．
（2）红磷燃烧产生的现象：

 

，反应的文字表达式

 

，红磷燃烧停止，等集气瓶冷却至室温时打开止水夹，可观察到水进入集气瓶约占总体积

 

，该体积分数就是空气中氧气的含量．
【拓展】小莉同学对药品的选择产生了兴趣，提出问题：镁条能否代替红磷用于测定氧气的含量．于是设计如图2装置进行镁条在空气中燃烧的实验，燃烧冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%．
（3）燃烧冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因

 

．
（4）根据空气的组成，如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的

 

%．现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，可推出减少的气体中肯定还有

 

．
【查阅资料】镁条在氮气中也能燃烧，产物为氮化镁（Mg₃N₂）固体．
（5）【结论】据此，镁条

 

（选填“能”或“不能”）用于测定氧气含量．写出镁条与氮气反应的文字表达式：

 

（6）【反思】同学们讨论后认为，该利用装置测定空气中氧气含量，药品的选择主要考虑以下因素中的

 

（填序号）
a．要能消耗氧气        b．不会跟空气中的其它成分反应
c．生成物不能为气体     d．药品用量是否充足．

Answer 1

考点：测定空气里氧气含量的探究,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：（1）红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗，减少误差；
（2）红磷剧烈燃烧、放出大量热和产生大量白烟，由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到：水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的

1

5

处；
（3）镁燃烧消耗集气瓶中的气体，导致集气瓶中的压强减小，冷却后打开止水夹时，在外界大气压的作用下，水会进入集气瓶．
（4）氧气在空气中的体积分数是21%，现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，说明镁燃烧时，不仅消耗氧气，还消耗其它气体，因为消耗的气体很多，所以应该是至少消耗氮气；
（5）根据镁燃烧不仅消耗氧气，还消耗氮气等物质解答；
（6）根据测定氧气含量的实验原理分析．

解答：解：
（1）红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗；
（2）步骤②集气瓶中的现象是：红磷剧烈燃烧、放出大量热和产生大量白烟；反应物是磷和氧气，生成物是五氧化二磷，反应条件是加热，所以文字表达式是：磷+氧气

点燃

五氧化二磷；由于红磷消耗了空气中的氧气使集气瓶内的压强减小，打开止水夹后观察到的现象是：水沿导管倒流进入集气瓶中，倒流至集气瓶容积的

1

5

处，可以得出空气中氧气的体积分数约为

1

5

；
（3）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是：集气瓶中的气体被消耗，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶．
故填：集气瓶中的气体被消耗，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶；
（4）点燃条件下，镁能和空气中的氧气、氮气、二氧化碳等物质反应，如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的21%，现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，说明镁燃烧不仅消耗氧气，还消耗氮气等物质．
（5）镁燃烧不仅消耗氧气，还消耗氮气等物质，据此，镁条不能用于测定氧气含量．写出镁条与氮气反应的文字表达式为：镁+氮气

点燃

氮化镁；
（6）用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，利用的原理是物质燃烧只消耗氧气，生成物是固体，瓶内气体减小，水倒流，倒流入水的体积即为减少的氧气的体积，因此反应物应只与氧气反应，生成物应是固体才可以．
答案：
（1）充分反应掉集气瓶中的氧气
（2）红磷剧烈燃烧、放出大量热和产生大量白烟   磷+氧气

点燃

五氧化二磷  

1

5

（3）集气瓶中的气体被消耗，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶
（4）21  氮气
（5）不能  镁+氮气

点燃

氮化镁
（6）abcd

点评：本题考查学生对实验原理与实验操作的理解与评价等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．