Question

【题目】甲乙两化学兴趣小组的同学按课本上的实验装置做“测定空气中氧气的体积分数”实验（如图甲所示），但测出的氧气的体积分数存在误差．

请你参与探究：
甲组测出氧气的体积分数小于五分之一
【提出问题】造成误差的原因是什么？如何改进课本上的实验装置？
【查阅资料】红磷、白磷的一些性质如下表：

	颜色、状态	熔点/℃	着火点/℃	密度（g/cm3）
红磷	暗红色固体	590	240	2.34
白磷	白色或黄色固体	44.1	40	1.82

（1）【猜想与假设】A同学：可能是导管内原含有空气，后来留有吸入的水，影响实验的准确性．
B同学：可能是瓶内残留气体中还有氧气．
你还能作出的猜想是 ．
（2）【交流与讨论】①他们对课本上的实验装置进行了图乙所示的改进（其他仪器忽略）．
与课本上的实验装置相比较，该装置的一个优点是 ．
②能得出空气中氧气约占五分之一体积的实验现象是 ．
乙组同学从课本镁条燃烧实验得到启发，用镁代替红磷，实验完毕，冷却后进入水的体积远大于总容积的1/5．
（3）【猜想与假设】可能镁条与氮气发生了反应
【设计实验】为检验镁条能否在N2中燃烧，兴趣小组展开如下探究：

①组装仪器（图1，钟罩下端无底），检查气密性：向水槽中加水，观察到现象，说明气密性良好；
②将足量白磷在空气中点燃后，迅速伸入钟罩内，塞紧橡皮塞；
③待钟罩内水面不再变化时，向水槽中加水，使水槽中液面与钟罩内液面相平；
④打开橡皮塞，将燃着的螺旋状镁条迅速伸入钟罩内，塞紧橡皮塞（图2），观察液面变化；
【交流讨论】
a.步骤①气密性良好的现象是；
b.步骤②目的是；
c.步骤④观察到现象，说明镁条与氮气反应．
（4）【反思】乙组小罗同学认为只进行图2实验，当钟罩内进入水的体积大于总容积的 ，就能说明镁与氧气、氮气都发生了反应，对此观点你认为是否正确并说明理由 ．
（5）【拓展】①镁与氮气反应生成氮化镁（Mg3N2），由于氧气比氮气活泼，所以镁燃烧生成的氮化镁质量比氧化镁（大、小）．
②8g镁在空气中燃烧，若有30%的镁生成氮化镁，计算氮化镁的质量 （写出计算过程）．

Answer 1

【答案】
（1）集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹
（2）确保装置不漏气；左边液面上升至“1”刻度处
（3）表面皿上浮；对比实验；图2中的表面皿高于图1中的表面皿
（4）不正确，可能是实验误差造成的
（5）小；氮化镁中镁的质量=8g×30%=2.4g
氮化镁的质量= =3.3g
【解析】解：【猜想与假设】：要使本实验成功，必须注意以下几点：①装置的气密性好；②红磷足量；③必须冷却到室温再读数等；所以答案是：集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹；
【设计实验】①与课本上的实验装置相比较，该装置的一个优点是确保装置不漏气；②能得出空气中氧气约占五分之一体积的实验现象是左边液面上升至“1”刻度处；
【交流讨论】a.检查气密性：向水槽中加水，观察到表面皿上浮现象，说明气密性良好；b.步骤②目的是对比实验；c.步骤④观察到图2中的表面皿高于图1中的表面皿现象，说明镁条与氮气反应；
【反思】乙组小罗同学认为只进行图2实验，当钟罩内进入水的体积大于总容积的 ，就能说明镁与氧气、氮气都发生了反应，对此观点你认为是否正确并说明理由不正确，可能是实验误差造成的；
【拓展】①镁与氮气反应生成氮化镁（Mg3N2），由于氧气比氮气活泼，所以镁燃烧生成的氮化镁质量比氧化镁小．②氮化镁中镁的质量=8g×30%=2.4g
氮化镁的质量= =3.3g
答案：
【猜想与假设】集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹；
【交流与讨论】确保装置不漏气；左边液面上升至“1”刻度处；表面皿上浮；对比实验；图2中的表面皿高于图1中的表面皿【反思】不正确，可能是实验误差造成的．【拓展】①小．②3.3g