Question

19．甲乙兩化學興趣小組的同學按課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（如圖甲所示），但測出的氧氣的體積分數(shù)存在誤差．
請你參與探究：
甲組測出氧氣的體積分數(shù)小于五分之一
【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	著火點/℃	密度（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

【猜想與假設】
A同學：可能是導管內原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準確性．
B同學：可能是瓶內殘留氣體中還有氧氣．
（1）你還能作出的猜想是集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾．
【交流與討論】
他們對課本上的實驗裝置進行了圖乙所示的改進（其他儀器忽略）．
（2）與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是確保裝置不漏氣．
（3）能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現(xiàn)象是左邊液面上升至“1”刻度處．
乙組同學從課本鎂條燃燒實驗得到啟發(fā)，用鎂代替紅磷，實驗完畢，冷卻后進入水的體積遠大于總容積的1/5．
【猜想與假設】可能鎂條與氮氣發(fā)生了反應
【設計實驗】
為檢驗鎂條能否在N₂中燃燒，興趣小組展開如下探究：
①組裝儀器（圖1，鐘罩下端無底），檢查氣密性：向水槽中加水，觀察到表面皿上浮現(xiàn)象，說明氣密性良好；
②將足量白磷在空氣中點燃后，迅速伸入鐘罩內，塞緊橡皮塞；
③待鐘罩內水面不再變化時，向水槽中加水，使水槽中液面與鐘罩內液面相平；
④打開橡皮塞，將燃著的螺旋狀鎂條迅速伸入鐘罩內，塞緊橡皮塞（圖2），觀察液面變化；

【交流討論】
（4）步驟①氣密性良好的現(xiàn)象是表面皿上浮；
（5）步驟②目的是對比實驗；
（6）步驟④觀察到現(xiàn)象，說明鎂條與氮氣反應．
【結論】除氧氣外，鎂條還能與氮氣反應．
【反思】乙組小羅同學認為只進行圖2實驗，當鐘罩內進入水的體積大于總容積的$\frac{1}{5}$，就能說明鎂與氧氣、氮氣都發(fā)生了反應，對此觀點你認為是否正確并說明理由不正確，可能是實驗誤差造成的．
【拓展】①鎂與氮氣反應生成氮化鎂（Mg₃N₂），由于氧氣比氮氣活潑，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質量比氧化鎂小（大、�。�．
②8g鎂在空氣中燃燒，若有30%的鎂生成氮化鎂，計算氮化鎂的質量（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 【猜想與假設】集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾也會導致測量結果偏小，可以據(jù)此提出猜想；
【交流與討論】
（2）根據(jù)裝置特點進行分析解答；
（3）根據(jù)能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現(xiàn)象是左邊液面上升至“1”刻度處解答；
【交流討論】
（4）根據(jù)檢查氣密性的方法解答；
（5）根據(jù)步驟②目的是對比實驗；
（6）根據(jù)步驟④觀察到圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿現(xiàn)象，說明鎂條與氮氣反應；
【反思】根據(jù)造成誤差的原因分析解答；
【拓展】①根據(jù)題中信息分析解答；
②根據(jù)鎂的質量求出氮化鎂的質量．

解答 解：【猜想與假設】：要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)等；故答案為：集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】
（2）與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是確保裝置不漏氣；
（3）能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現(xiàn)象是左邊液面上升至“1”刻度處；
【交流討論】
（4）檢查氣密性：向水槽中加水，觀察到表面皿上浮現(xiàn)象，說明氣密性良好；
（5）步驟②目的是對比實驗；
（6）步驟④觀察到圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿現(xiàn)象，說明鎂條與氮氣反應；
【反思】乙組小羅同學認為只進行圖2實驗，當鐘罩內進入水的體積大于總容積的$\frac{1}{5}$，就能說明鎂與氧氣、氮氣都發(fā)生了反應，對此觀點你認為是否正確并說明理由不正確，可能是實驗誤差造成的；
【拓展】①鎂與氮氣反應生成氮化鎂（Mg₃N₂），由于氧氣比氮氣活潑，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質量比氧化鎂�。�
②氮化鎂中鎂的質量=8g×30%=2.4g
氮化鎂的質量=$\frac{2.4g}{\frac{24×3}{24×3+14×2}×100%}$=3.3g
答案：
【猜想與假設】（1）集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】
（2）確保裝置不漏氣；
（3）左邊液面上升至“1”刻度處；
（4）表面皿上�。�
（5）對比實驗；
（6）圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿
【反思】不正確，可能是實驗誤差造成的．
【拓展】①�。�②3.3g

點評 本考點考查的是空氣中氧氣含量的探究實驗，屬于實驗探究題，回憶實驗中現(xiàn)象，得出正確的結論．這類探究實驗要具體問題具體分析，根據(jù)設計的步驟中不同的現(xiàn)象去思考、去探究，從而回答題目給出的問題．本考點主要出現(xiàn)在填空題和實驗題中．