Question

12．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 无毒	蜡状固体 有毒
燃烧温度	240℃	40℃

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

Answer 1

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\;}}{\;}$2P₂O₅
②若将实验药品改为木炭，反应结束后降至室温，打开止水夹，水不倒吸入集气瓶的原因是 C和O₂反应生成CO₂，二氧化碳是气体，使反应前后集气瓶内气体体积不变，压强就不变，故水不能倒吸．
故答案为：C和O₂反应生成CO₂，反应前后集气瓶内气体体积不变．
③镁条与氮气反应可以生成氮化镁（Mg₃N₂）；故答案为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
答案：
①红磷无毒，白磷有毒；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②C和O₂反应生成CO₂，反应前后集气瓶内气体体积不变；
③3Mg+N₂$\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．