Question

18．某化學(xué)興趣小組同學(xué)設(shè)想通過用鎂條燃燒的實驗來測定空氣中的氧氣含量（如圖所示）．
[提出問題]利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量是否合理？
[查閱資料]
（1）鎂是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在二氧化碳?xì)怏w中也能燃燒，生成碳和氧化鎂，化學(xué)方程式為CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C，反應(yīng)中元素的化合價升高的是鎂元素，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)．（填基本反應(yīng)類型）．
[得出結(jié)論]
（2）在點(diǎn)燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮?dú)�、二氧化碳反�?yīng)，因此利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量不合理．（選填“合理”或“不合理”） 
[進(jìn)行實驗]
（3）按圖所示，點(diǎn)燃鎂條，待鎂條熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%．此時水能進(jìn)入集氣瓶的原因是瓶內(nèi)氣體被消耗，使瓶內(nèi)壓強(qiáng)變小，集氣瓶中事先放少量細(xì)沙的目的是防止集氣瓶炸裂．
[數(shù)據(jù)分析]
（4）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%．本實驗中進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，若所有操作過程均準(zhǔn)確無誤，則可推出參加反應(yīng)的氣體除了氧氣，還一定還有氮?dú)猓?br />[交流與反思]
（5）若將裝置中纏在鐵絲上的鎂條改為盛有碳粉的燃燒匙（其余儀器和用品均不改變），測定空氣里氧氣的含量是否合理？不合理．（選填“合理”或“不合理”）

Answer 1

分析 【查閱資料】根據(jù)題中的敘述找出反應(yīng)物、生成物以及反應(yīng)條件書寫方程式，根據(jù)反應(yīng)物、生成物的類別判斷反應(yīng)的基本類型；
【得出結(jié)論】根據(jù)在點(diǎn)燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮?dú)�、二氧化碳反�?yīng)解答；
【進(jìn)行實驗】
根據(jù)當(dāng)集氣瓶中的氣體減少時，會導(dǎo)致壓強(qiáng)減�。桓鶕�(jù)集氣瓶中事先放少量細(xì)沙的目的是防止集氣瓶炸裂解答；
【數(shù)據(jù)分析】
因為空氣中氮?dú)狻⒀鯕馑�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?dú)猓?br />【交流與反思】根據(jù)碳的化學(xué)性質(zhì)結(jié)合壓強(qiáng)知識分析．

解答 解：【查閱資料】
（1）鎂和二氧化碳在點(diǎn)燃的條件下生成氧化鎂和碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C；反應(yīng)中鎂元素的化合價升高，該反應(yīng)由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物，符合置換反應(yīng)的概念，屬于置換反應(yīng)；
【得出結(jié)論】（2）在點(diǎn)燃條件下，鎂條不僅能與空氣中的氧氣反應(yīng)，還能與氮?dú)�、二氧化碳反�?yīng)，造成所測結(jié)果偏大，故利用鎂條在空氣中燃燒的原理測定空氣里氧氣的含量不合理；
【進(jìn)行實驗】
（3）鎂條燃燒時會與空氣中的氧氣反應(yīng)生成固體氧化鎂，致使瓶內(nèi)氣體減少壓強(qiáng)減小，水在大氣壓作用下進(jìn)入瓶中；集氣瓶中事先放少量細(xì)沙的目的是防止集氣瓶炸裂；
【數(shù)據(jù)分析】
（4）由于氧氣只占空氣體積的21%，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，瓶內(nèi)氣體只能減少原體積的21%，所以進(jìn)入水的體積最多不超過其容積的21%；實驗中進(jìn)入瓶中水的體積達(dá)70%，說明反應(yīng)消耗空氣的體積為70%，因此已不是僅消耗氧氣了，還應(yīng)消耗部分氮?dú)猓?br />【交流與反思】
（5）若用碳代替，該實驗不能獲得成功，理由是：碳與氧氣反應(yīng)，消耗氧氣，但同時又生成二氧化碳等氣體，瓶中的壓強(qiáng)沒有減��；
答案：
（1）CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C；鎂；置換；
（2）不合理；
（3）瓶內(nèi)氣體被消耗，使瓶內(nèi)壓強(qiáng)變�。环乐辜瘹馄空�裂；
（4）21；氮?dú)猓?br />（5）不合理．

點(diǎn)評 本題主要考查鎂的性質(zhì)和化學(xué)式的書寫等方面的知識，書寫化學(xué)式時要注意正負(fù)化合價的代數(shù)和為零的原則．