0  276393  276401  276407  276411  276417  276419  276423  276429  276431  276437  276443  276447  276449  276453  276459  276461  276467  276471  276473  276477  276479  276483  276485  276487  276488  276489  276491  276492  276493  276495  276497  276501  276503  276507  276509  276513  276519  276521  276527  276531  276533  276537  276543  276549  276551  276557  276561  276563  276569  276573  276579  276587  447090 

5. 资源开发:

通过刚才的分析,我们知道,在做好本探究实验除用白磷代替红磷外,就是尽可能防止或减少气体泄漏的可能。我们可以利用以下装置来进行探究:

⑴ 用凸透镜将太阳光聚焦到白磷,使白磷燃烧。此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。如图5-2。

⑵ 用水浴加热的办法使白磷燃烧,也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。白磷的着火点仅40℃,水温稍高,足以使白磷着火燃烧。如图5-3。做此实验时,盛白磷的广口瓶不能直接放入沸水中,也以免广口瓶因骤热而爆裂。可先用温水淋浴后,再将热水注入外面的大烧杯中。

⑶用钟罩代替集气瓶进行实验,如图5-4所示。钟罩下方敞口,气体受热膨胀时,可将水压出一部分从产生减压作用。用此法既减少了气体泄漏的可能,准确性比原实验方案高。

⑷ 在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷,用胶塞塞住,并使从推入到玻璃管中部,记下位置。用酒精灯微微加热白磷,使之燃烧,同样可观察到白磷燃烧,有大量白烟生成,胶塞被推向外侧(右侧)。待装置冷却,胶塞逐渐向内侧(左侧)移动,根据胶塞停止时的位置,确定空气中氧气的体积。如图5-5。

这种方法在不透气的情况下进行,几乎可以完全防止漏气。但要注意的是,胶塞在干燥条件下很难塞入玻璃管内,可蘸少量水后向管内推入;推入时,还须在胶塞上插一根注射器针头,以便排出气体,待胶塞推到合适位置时,拔出针头即可。

做该实验时,玻璃管不宜太短,太短,加热时胶塞会被推出管外。

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4.探究评价:

该探究实验在反应原理上就存在错误。我们都知道,反应物浓度越小,反应的速率越慢。当燃烧持续进行时,氧气的浓度越来越小,氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时,燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧,但能在氧气中燃烧的原因。因此,从这个意义上说,利用燃烧试图除尽空气中的氧气,是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高,因此就更无法除尽氧气了。很多教师在做该实验时,都发现,最终水面停在十分之一处,而不是五分之一处,原因就在于此。

该实验装置可能发生气体泄漏的地方太多,加之燃烧的红磷伸入集气瓶中加热了内部的空气,使之外逸,都会导致实验的误差。

要做好该实验,关键要注意以下几点:

⑴ 用更易燃烧的可燃物代替红磷(如白磷);

⑶ 装置的气密性要好;

⑶ 燃烧匙伸入集气瓶中的速度要快,并塞紧塞子。

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3.探究方案:

⑴ 在集气瓶中放入少是水(用于溶解生成的五氧化二磷,同时可吸收燃烧产生的热,有利于瓶内降温),做上记号,并将瓶内剩余体积均分为五等分。

⑶  用止水夹夹紧乳胶管,点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。观察到红磷燃烧,产生浓厚的白烟。

⑶红磷熄灭后,冷却至室温,打开止不夹,观察到水进入集气瓶内,最终水面在五分之一记号处。

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2.实验仪器:集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃管、乳胶管、止水夹。

实验药品:红磷、水。

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1.化学反应原理

如图5-1所示,利用磷燃烧消耗空气中的氧气,从而使容器内形成负压,打开止水夹后,水进入容器内。进入容器中的水的体积,可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。

图5-1

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5.创新思维:

⑴ 能使带火星木星复燃的气体不仅仅是氧气。

① 臭氧(O­­3)可使带火星的木条复燃。

② 一氧化二氮也能使带火星的木条复燃。一氧化二氮是一种无色气体,加热条件下可以分解生成氮气和氧气。

在带火星条件下,加速了分解过程,增强了氧化性,从而使带火星的木条复燃。

③ NO2也能使带火星的木条复燃。这是由于NO2在常温下就能缓慢分解出氧气,在加热条件分解速度更快。因此,带火星的木条在氧气中也能复燃。

­⑵ 纯度为多少时,氧气可使带火星的木条复燃?

能使带火星的木条复燃烧的气体,未必是纯净的氧气。让我们看看实验的结果。先在集气瓶内预留一定量的空气,再用排水集气法收集氧气,集满后,用带火星木条试验,结果如下:

实验编号





集O2体积(%)
80
60
40
20
10
预留的空气体积(%)
20
40
60
80
90
带火星木条复燃情况
复燃
复燃
复燃
偶有复燃
不复燃

从实验结果可知,空气中添加20%氧气,带火星的木条就可能复燃,此时混合气体中含氧气:20%+80%×21%=36.8%。该值为视为氧气使带火星的木条复燃的极限。只要混合气体中氧气含量超过此极限值,木条就可能复燃。所以,用带火星木条复燃时,只能说明收集的氧气纯度超过了36.8%这一极限值。

纵上所述,用带火星木条检验排空气法收集的气体是否纯净,是不太可靠的。所以,收集气体(不仅是氧气)时,能用排水法收集气体时,我们仅可能用排水法或用其他排液体的方法收集(如排饱和食盐水、排稀酸溶液等)。

⑶ 木炭燃烧

在试管底部放层细砂,如图6-1所示。

用镊子夹取黄豆大小的一粒木炭,在酒精灯火焰上加热到红热,小心放到试管底的细砂上。通过直角导管向大试管内通入氧气,可看到木炭剧烈燃烧,发出白光。若停止通入氧气,白光消失;继续通入氧气,白光再次出现。该过程可反复多次,直到木炭燃尽为止。

木炭燃尽后,待试管冷却,向大试管中倒入适量的澄清石灰水,振荡,静置。待细砂沉淀后,可见澄清石灰水变浑浊。

⑷ 硫在氧气中燃烧

如图6-2甲所示,取一段约3 cm长的粉笔头,用小刀在其大头一端挖一个小圆坑,将另一端置于燃烧匙上。若难以直立,可以放入粉笔后,滴入熔化的石蜡油,等石蜡凝固后,可将粉笔固定。实验结束后,将燃烧匙浸入热水中,即可取出粉笔。

在粉笔坑里放入少量的硫粉,点燃后,将燃烧匙慢慢地插入盛满氧气的集气瓶中,可见硫燃烧更旺,发出明亮的蓝紫色火焰,并有刺激性气味的气体产生。

该实验药品用量少,可避免硫燃烧时与铜质的燃烧匙反应,同时避免末燃烧尽的硫附着在燃烧匙上,难以清洗。

此实验也可不用燃烧匙,而采用如下方法:取一根较长的铁线,下端弯曲将粉笔捆绑住,点燃粉笔圆坑里的硫粉,伸入集气瓶中燃烧。如图6-2乙。

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4.探究评价:

该探究实验操作要求比较高,特别是铁丝的燃烧实验,因此一定要求学生掌握实验要领,注意操作的准确性和规范性。为防止炸裂瓶底,放少量水或细砂都有局限性。放水少了起不到吸热作用,水放多了,集气瓶内气体少了。放细砂只能用排空气集气法收集,氧气的纯度很难保证。为避免以上缺点,我们可以在收集之前,在石棉网上剪下一块(比集气瓶内径稍大点),推入集气瓶内,再用排水法收集;亦可以点燃前,将潮湿的多层滤纸放入瓶底,此两法都能比较好的起到隔热作用。

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3.探究方案:

⑴ 氧气的检验:用带火星的木条伸入盛氧气的集气瓶中,木条复燃。进行氧气检验时,操作速度不可太慢,因木条易自然熄灭。若改用带火星的卫生香试验效果会更好。若用还火星的木条,易取用木质疏松的杉木、梧桐木等木条,不宜用木质坚硬的材料,火柴梗太短,也不宜使用。

⑶  用镊子夹持一小块木炭,放在酒精灯上加热,待点燃后移出火焰,观察到木炭红热,无焰,无烟。将此木炭放入盛氧气的集气瓶中,由上往下,慢慢放入,观察到木炭剧烈燃烧,发白光,无烟,无焰。待燃烧结束后,取出木炭,倒入澄清石灰水,稍振荡,观察到澄清石灰水变浑浊。

该实验木炭的宜选用硬质木材烧制的木炭,这样的木炭可保证燃烧的时间比较长,在酒精灯上加热点燃后,移出火焰也不易熄灭。向集气瓶中伸入时,要慢慢地由上往下放入,不宜立即伸入瓶底。木炭燃烧时放热,使气体膨胀而逸出,导致燃烧的时间比较短,观察的时间不长。进行以下实验时,也应比照此操作。

⑶在燃烧匙中先垫一层石棉绒,防止加热时铜与硫反应损坏燃烧匙。再在石棉绒上加入少量硫粉(不可过多)。在酒精灯上加热点燃,移出火焰。观察到硫粉熔化后燃烧,放出微弱的淡蓝色火焰,产生有刺激性气味的气体。将燃烧匙由上往下慢慢伸入集气瓶中,观察到硫粉剧烈燃烧,产生蓝紫色火焰,产生刺激性气味的气体。

为防止产生的二氧化硫污染环境,应在瓶底放少量水,以吸收产生的二氧化硫。反应结束后,若有硫剩余,应立即将燃烧匙伸入水中,使火焰熄灭,尽量减少二氧化硫的污染。

⑷ 在燃烧匙中加入少量红磷,在酒精灯火焰上加热点燃,观察到红磷燃烧,有黄色火焰,产生大量的白烟。立即将燃烧匙伸入盛氧气的集气瓶中,观察到有明亮的白色火焰,产生浓厚的白烟。

产生的五氧化二磷在空气中有刺激性气味,对呼吸道的刺激性较强,因此该实验中红磷的量不宜过多,实验结束后,应立即熄灭红磷。

⑸ 取一根镁条,用砂纸打磨光亮后,用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上点燃,待点燃后,立即移出火焰,放在石棉网上方。观察到镁条剧烈燃烧,产生耀眼的白光,发出大量的热,同时产生白色固体。

镁带打磨光亮,除去表面氧化膜,以避免学生误以为镁是黑色的。做该实验前,一定要提醒学生注意保护眼睛,镁带燃烧时产生的强光对视网膜的刺激性太强,不能直视。

⑹ 取一根细铁丝,弯成螺旋状状(增大铁丝与氧气的接触面积,铁丝燃烧时,给上面的铁丝预热,以利于燃烧持续),在铁丝下端绑一根火柴梗。用坩埚钳夹住铁丝,点燃火柴梗,待火柴梗燃烧接近结束时,将铁丝伸入集气瓶中(同样,由上往下慢慢伸入)。观察到铁丝剧烈燃烧,产生明亮的白光,放热,同时生成黑色固体。

铁丝宜细,但太细易燃烧尽,不利于对现象的观察,一般用石棉网上的铁丝比较合适。若用铁丝窗纱上的细铁丝,可用2-3根拧在一起使用。一定要待火柴梗燃烧将尽时才伸入集气瓶中,过长会消耗更多的氧气,不利于铁丝燃烧。为防止生成的熔融物溅落瓶底,使瓶底炸裂,需在瓶底放少量的水或铺一层细砂。

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2.实验仪器:集气瓶、玻璃片、镊子、燃烧匙、石棉网。

  实验药品:木条、木炭、硫粉、红磷、镁带、铁丝、石灰水。

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1.化学反应原理

氧气是化学性质比较活泼的气体,能和很多物质发生化学反应。碳、硫、磷、镁、铁、蜡烛等物质都可以在氧气中燃烧,放出大量的热,发出明亮的光,同时生成对应的氧化物。

氧气能支持木条燃烧,所以可以用带火星的木条检验氧气。

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同步练习册答案