Question

7．某校研究性学习小组用如图装置进行测定空气中氧气含量的实验，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%．
（1）集气瓶中细沙的作用是防止溅落的熔化物炸裂瓶底，
待燃烧停止，冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是镁条燃烧消耗了集气瓶内的气体，使瓶内的压强减小．
（2）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%，根据空气的组成可推出减少的气体中一定含有氮气．
【发现问题】该气体是怎样减少的呢？
【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg₃N₂）固体．镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，写出上述反应之一的文字表达式镁+二氧化碳$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁+碳．
（3）通过以上探究，测定空气中氧气含量的实验中红磷的替代品有什么要求？可燃物只与空气中氧气反应且生成物是固体（写出一点即可）．

Answer 1

分析 （1）根据镁和氧气反应生成氧化镁，镁燃烧后，烧杯内的压强变小，大气压会把水压入烧杯进行分析；
（2）根据氧气约占空气体积分数的21%，而氮气占78%，如果镁燃烧只消耗氧气时，气体减少原体积的21%；而气体减少达70%时，大部分气体被消耗，说明减少的气体已不完全为氧气了，还应消耗了占空气78%的部分氮气进行分析；
根据镁和二氧化碳在点燃的条件下生成氧化镁和碳进行分析；
（3）根据测定氧气的原理分析条件．

解答 解：（1）集气瓶中细沙的作用是：防止溅落的熔化物炸裂瓶底；
镁带燃烧消耗了集气瓶内的气体，使瓶内的压强减小；
（2）氧气约占空气体积分数的21%，而氮气占78%，如果镁燃烧只消耗氧气时，气体减少原体积的21%；而气体减少达70%时，大部分气体被消耗，说明减少的气体已不完全为氧气了，还应消耗了占空气78%的部分氮气；
镁和二氧化碳在点燃的条件下生成氧化镁和碳，文字表达式为：镁+二氧化碳$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁+碳；
（3）通过以上探究，发现测定空气中氧气含量选择可燃物的时候应注意：可燃物只与空气中氧气反应且生成物是固体．
故答案为：（1）防止溅落的熔化物炸裂瓶底；镁条燃烧消耗了集气瓶内的气体，使瓶内的压强减小；
（2）21%，氮气；镁+二氧化碳$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁+碳；
（3）可燃物只与空气中氧气反应且生成物是固体．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．