19.
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 |
【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.
(1)你还能作出的猜想是集气瓶未冷却至室温就打开了弹簧夹.
【交流与讨论】
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).
(2)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.
(3)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.
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.
【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N
2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,观察到表面皿上浮现象,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】
(4)步骤①气密性良好的现象是表面皿上浮;
(5)步骤②目的是对比实验;
(6)步骤④观察到现象,说明镁条与氮气反应.
【结论】除氧气外,镁条还能与氮气反应.
【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$\frac{1}{5}$,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(Mg
3N
2),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(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).