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12.某化学兴趣小组的同学对空气中氧气的含量测定进行再探究.

(一)甲组同学利用某脱氧剂测定空气中氧气含量,兴趣小组进行了如下实验:使用图1装置进行实验.实验前应先进行的操作是检查装置的气密性.
【实验过程】
步骤1:在注射器中放入足量脱氧剂粉末(体积为2mL),封闭.
步骤2:打开弹簧夹,将活塞向右拉至一定距离,关闭弹簧夹.
步骤3:不断轻轻晃动注射器,至活塞位置不再发生变化.
【数据处理】
(1)实验中需要记录的数据是:①注射器原来的空气的体积②反应后注射器活塞进入后显示剩余气体的体积;反应后注射器活塞进入后显示剩余气体的体积.
(2)上述实验测定过程至少需要重复两次,其目的是使测量的结果更准确.
【实验对比】实验室常通过燃烧红磷法测定空气中氧气的含量(装置如图2).步骤如下:
(1)用弹簧夹夹紧橡皮管;
(2)点燃燃烧匙内的红磷,立即伸入瓶中并塞紧瓶塞.
(3)燃烧结束,冷却的室温.
(4)观察并记录水面的变化情况.多次实验发现,集气瓶内上升的水面始终小于瓶内原有空气体积的五分之一.
【拓展研究】查阅资料得知,当空气中氧气的体积分数降至约为7%以下时,红磷不再燃烧.由此可知,燃烧红磷法测定结果不够准确.
【实验评价】与燃烧红磷法相比,脱氧剂法测定空气中氧气含量的优点是不受氧气含量多少的影响,使结果更准确.
(二)乙组同学利用装置进行镁条在空气中燃烧的实验,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容积的70%.
(1)图3中A仪器的名称是烧杯.
(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有氧气和氮气.
【查阅资料】镁条在空气中燃烧,能与氧气反应产物为氧化镁(MgO)固体,也能与氮气反应产物为氮化镁(Mg3N2)固体.
(3)现有24g镁条,在空气中完全燃烧后,生成物的质量应在33.3g与40g(填数值范围)之间.(请写出计算过程)

分析 【数据处理】
使用图2装置进行实验.实验前应先进行的操作是:检查装置的气密性;实验中需要记录的数据是:注射器原来的空气的体积、反应后注射器活塞进入后显示剩余气体的体积;上述实验测定过程至少需要重复两次,其目的是:使测量的结果更准确;本实验成功的关键是:装置要严密;红磷要足量;燃烧结束,冷却的室温,再打开止水夹;由实验探究可知,燃烧红磷法测定结果不够准确的原因的是:氧气含量太少时,可燃物无法燃烧;与燃烧红磷法相比,脱氧剂法测定空气中氧气含量的优点是:不受氧气含量多少的影响,使结果更准确.
(1)根据实验室常用仪器解答;根据气体的压强差进行分析;
(2)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;氮气和镁在点燃条件下能生成氮化镁.

解答 解:(一)使用图1装置进行实验.实验前应先进行的操作是检查装置的气密性;
【数据处理】使用图2装置进行实验.实验前应先进行的操作是:检查装置的气密性;实验中需要记录的数据是:注射器原来的空气的体积、反应后注射器活塞进入后显示剩余气体的体积;上述实验测定过程至少需要重复两次,其目的是:使测量的结果更准确;故答案为:检查装置的气密性;注射器原来的空气的体积、反应后注射器活塞进入后显示剩余气体的体积;使测量的结果更准确;
(3)【实验对比】本实验成功的关键是:装置要严密;红磷要足量;燃烧结束,冷却的室温,再打开止水夹;故答案为:燃烧结束,冷却的室温;
(4)【拓展研究】【实验评价】由实验探究可知,燃烧红磷法测定结果不够准确的原因的是:氧气含量太少时,可燃物无法燃烧;与燃烧红磷法相比,脱氧剂法测定空气中氧气含量的优点是:不受氧气含量多少的影响,使结果更准确;故答案为:氧气含量太少时,可燃物无法燃烧;不受氧气含量多少的影响,使结果更准确;
(二)(1)图中所给仪器的名称为烧杯;镁条燃烧消耗了氧气,而使瓶内压强小于外界大气压,从而使水进入广口瓶中;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有氧气和氮气;
设若产物全部为氧化镁时产物的质量为x.
2Mg+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO
48                    80
24g                    x
$\frac{48}{24g}=\frac{80}{x}$
解得x=40g
设若产物全部为氮化镁时产物的质量为y.
3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2
72                  100
24g                  y
$\frac{72}{24g}=\frac{100}{y}$
则,解得y=33.3g
通过以上计算可知所得产物质量应在33.3g与40g之间.
答案:
(一)检查装置的气密性;
【数据处理】
(1)注射器原来的空气的体积、反应后注射器活塞进入后显示剩余气体的体积;
(2)使测量的结果更准确;
【实验对比】(3)燃烧结束,冷却的室温;
【实验评价】不受氧气含量多少的影响,使结果更准确.
(二)
(1)烧杯;
(2)21;氧气和氮气;
(3)33.3g与40g.

点评 实验探究题是近几年中考的热点之一,它包括实验方法和过程的探究,实验结论和实验规律的探究等.本题通过实验资料和实验分析,得到了正确的结论,属于结论性探究.同学们要具体分析,综合掌握.

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