Question

18．某化学兴趣小组同学设想通过用镁条燃烧的实验来测定空气中的氧气含量（如图所示）．
[提出问题]利用镁条在空气中燃烧的原理测定空气里氧气的含量是否合理？
[查阅资料]
（1）镁是一种化学性质比较活泼的金属，在二氧化碳气体中也能燃烧，生成碳和氧化镁，化学方程式为CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，反应中元素的化合价升高的是镁元素，该反应属于置换反应．（填基本反应类型）．
[得出结论]
（2）在点燃条件下，镁条不仅能与空气中的氧气反应，还能与氮气、二氧化碳反应，因此利用镁条在空气中燃烧的原理测定空气里氧气的含量不合理．（选填“合理”或“不合理”） 
[进行实验]
（3）按图所示，点燃镁条，待镁条熄灭并冷却后，打开弹簧夹，进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%．此时水能进入集气瓶的原因是瓶内气体被消耗，使瓶内压强变小，集气瓶中事先放少量细沙的目的是防止集气瓶炸裂．
[数据分析]
（4）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%．本实验中进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，若所有操作过程均准确无误，则可推出参加反应的气体除了氧气，还一定还有氮气．
[交流与反思]
（5）若将装置中缠在铁丝上的镁条改为盛有碳粉的燃烧匙（其余仪器和用品均不改变），测定空气里氧气的含量是否合理？不合理．（选填“合理”或“不合理”）

Answer 1

分析 【查阅资料】根据题中的叙述找出反应物、生成物以及反应条件书写方程式，根据反应物、生成物的类别判断反应的基本类型；
【得出结论】根据在点燃条件下，镁条不仅能与空气中的氧气反应，还能与氮气、二氧化碳反应解答；
【进行实验】
根据当集气瓶中的气体减少时，会导致压强减小；根据集气瓶中事先放少量细沙的目的是防止集气瓶炸裂解答；
【数据分析】
因为空气中氮气、氧气所占的体积分数是99%，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有氧气和氮气；
【交流与反思】根据碳的化学性质结合压强知识分析．

解答 解：【查阅资料】
（1）镁和二氧化碳在点燃的条件下生成氧化镁和碳，反应的化学方程式是CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；反应中镁元素的化合价升高，该反应由一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，符合置换反应的概念，属于置换反应；
【得出结论】（2）在点燃条件下，镁条不仅能与空气中的氧气反应，还能与氮气、二氧化碳反应，造成所测结果偏大，故利用镁条在空气中燃烧的原理测定空气里氧气的含量不合理；
【进行实验】
（3）镁条燃烧时会与空气中的氧气反应生成固体氧化镁，致使瓶内气体减少压强减小，水在大气压作用下进入瓶中；集气瓶中事先放少量细沙的目的是防止集气瓶炸裂；
【数据分析】
（4）由于氧气只占空气体积的21%，如果镁条只和空气中的氧气反应，瓶内气体只能减少原体积的21%，所以进入水的体积最多不超过其容积的21%；实验中进入瓶中水的体积达70%，说明反应消耗空气的体积为70%，因此已不是仅消耗氧气了，还应消耗部分氮气；
【交流与反思】
（5）若用碳代替，该实验不能获得成功，理由是：碳与氧气反应，消耗氧气，但同时又生成二氧化碳等气体，瓶中的压强没有减小；
答案：
（1）CO₂+2Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；镁；置换；
（2）不合理；
（3）瓶内气体被消耗，使瓶内压强变小；防止集气瓶炸裂；
（4）21；氮气；
（5）不合理．

点评 本题主要考查镁的性质和化学式的书写等方面的知识，书写化学式时要注意正负化合价的代数和为零的原则．