题目内容

20．根据初中化学知识，探究空气中氧气含量实验．小明根据所学内容，红磷、白磷、木炭、镁条都可以和氧气发生反应，但是哪种物质更适用于测定空气中氧气含量，小明进行如下探究．
【探究问题】红磷、白磷、木炭、镁条几种物质，哪种更适用于测定空气中氧气含量？
【查阅资料】
①红磷、白磷对比情况
红磷白磷
状态暗红色固体蜡状固体 有毒
燃烧温度240°C40°C
②镁条可以与空气中多种物质反应，如N2、CO2等
探究过程】如下图所示，按照实验装置进行实验，探究几种物质测定空气中O2含量的可行性．
（1）红磷、白磷探究实验
小明认为选用红磷进行实验，其原因是红磷无毒，白磷有毒．
如图所示，将足量红磷放到燃烧匙中，点燃红磷，进行实验


1产生黄色火焰，冒出大量白烟，瓶壁有热感


2待红磷燃烧停止并冷却后，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占1/5
空气中氧气约占$\frac{1}{5}$

红磷燃烧的化学方程式4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5
（2）若将实验药品改为木炭，反应结束后降至室温，打开止水夹，水不倒吸入集气瓶的原因是C和O2反应生成CO2，反应前后集气瓶内气体体积不变．
（3）若将实验药品改为镁条，反应结束后降至室温，观察到水倒吸入集气瓶大于1/5．根据资料信息，小明知道镁条可以与空气中的氮气、二氧化碳发生反应，进而影响反应结果．镁条与氮气反应可以生成氮化镁（Mg3N2）和碳，请写出相应的化学方程式3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2．
【探究结论】几种物质中，红磷是最适用于测定空气中氧气含量．

分析 （1）根据红磷和白磷的毒性选择药品；填写实验报告时根据红磷燃烧的现象和瓶内压强的改变分析，书写化学方程式要遵循质量守恒定律，注意反应条件；
（2）根据碳和氧气反应后生成物的状态和瓶内压强的改变分析；
（3）根据反应物和生成物，依据书写化学方程式的步骤完成．

解答 解：（1）选用红磷进行实验的原因是白磷有毒，红磷无毒；红磷燃烧产生黄色火焰，冒白烟，反应停止后冷却，打开止水夹，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占 $\frac{1}{5}$，由此可得出空气中氧气约占 $\frac{1}{5}$的结论，反应的化学方程式为：4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5
故答案为：红磷无毒，白磷有毒；

如图所示，将足量红磷放到燃烧匙中，点燃红磷，进行实验


1 产生黄色火焰，冒出大量白烟，瓶壁有热感


2 待红磷燃烧停止并冷却后，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占1/5
空气中氧气约占 $\frac{1}{5}$

红磷燃烧的化学方程式
  4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5              
（2）若将实验药品改为木炭，反应结束后降至室温，打开止水夹，水不倒吸入集气瓶的原因是 C和O2反应生成CO2，二氧化碳是气体，使反应前后集气瓶内气体体积不变，压强就不变，故水不能倒吸．
故答案为：C和O2反应生成CO2，反应前后集气瓶内气体体积不变．
（3）镁条与氮气反应可以生成氮化镁（Mg3N2）；故答案为：3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2
答案：
（1）红磷无毒，白磷有毒；
如图所示，将足量红磷放到燃烧匙中，点燃红磷，进行实验


1 产生黄色火焰，冒出大量白烟，瓶壁有热感


2 待红磷燃烧停止并冷却后，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占1/5
空气中氧气约占 $\frac{1}{5}$

红磷燃烧的化学方程式
  4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5              
（2）C和O2反应生成CO2，反应前后集气瓶内气体体积不变；
（3）3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2

点评 解决探究性实验题要过“三关”，即：审题观，要做到看清题中所讲的化学过程、看清题设条件、看清要解决的问题；分析观，想化学过程所涉及的化学概念和所用的化学原理、想所给条件与所求问题的关系、想有无隐含条件及题目考查的内容；解答观，根据题意和条件，选择最佳的答题方法，实验验证所选取的试剂要易得，操作要简单，现象要明显，结论要可靠．

练习册系列答案
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10．下列化学方程式中，书写正确的是（　　）
A．C+O2═CO2B．4Fe+3O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2Fe2O3
C．2Mg+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgOD．Al+O2═Al2O3
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