有關(guān)空氣組成的研究與發(fā)現(xiàn)對化學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn),化學(xué)興趣小組的同學(xué)們也嘗試通過自己的實(shí)驗(yàn)研究空氣的組成。
Ⅰ.拉瓦錫的研究:用加熱汞的方法測定空氣中氧氣的含量
如圖1所示,拉瓦錫把少量的汞放在密閉的玻璃容器中連續(xù)加熱12天后,發(fā)現(xiàn)有一部分銀白色的液態(tài)汞變成紅色粉末,容器內(nèi)空氣體積減少了約五分之一。收集汞表面生成的紅色粉末(氧化汞),置于另一容器內(nèi)強(qiáng)熱得到了汞和氧氣,且氧氣的體積恰好等于原來密閉容器里所減少的空氣體積。
(1)上述實(shí)驗(yàn)中,使用汞的優(yōu)點(diǎn)有
ABD
ABD
。
A.汞為液態(tài),在加熱的條件下只與氧氣反應(yīng)且生成物為固體
B.時(shí)間足夠長,能將密閉裝置中的氧氣幾乎耗盡
C.實(shí)驗(yàn)過程中沒有污染
D.生成的化合物加熱分解又能得到汞和氧氣
(2)繼拉瓦錫研究后,英國科學(xué)家瑞利經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)從空氣分離得到的氮?dú)饷芏瓤偸锹源笥诩儍舻獨(dú)饷芏龋斐蛇@一差異主要與空氣中的 二氧化碳、稀有氣體
二氧化碳、稀有氣體
相關(guān)。
Ⅱ.興趣小組A的實(shí)驗(yàn)用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量,并用傳感器記錄集氣瓶內(nèi)氧氣濃度隨時(shí)間變化的情況,如圖3所示。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
活動(dòng)1:證明紅磷熄滅后,氧氣還有剩余
實(shí)驗(yàn)裝置 |
實(shí)驗(yàn)步驟 |
現(xiàn)象 |
結(jié)論 |
|
Ⅰ.用高能激光筆照射燃燒匙中足量的紅磷 |
紅磷燃燒,一段時(shí)間后熄滅,白磷始終不燃燒 |
紅磷熄滅后,氧氣還有剩余 |
Ⅱ.冷卻后,將裝有白磷的燃燒匙提出水面,用高能激光筆照射 |
白磷燃燒 |
【解釋與結(jié)論】
(1)紅磷燃燒的符號表達(dá)式為
。
(2)實(shí)驗(yàn)中氣球的作用是
調(diào)節(jié)壓強(qiáng)
調(diào)節(jié)壓強(qiáng)
。
活動(dòng)2:探究影響剩余氧氣濃度的因素。用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到數(shù)據(jù)如下表。
資料卡片:可燃物燃燒所需的最低溫度,稱為該物質(zhì)的著火點(diǎn)。
可燃物 |
白磷 |
紅磷 |
木炭 |
著火點(diǎn)℃ |
40 |
240 |
370 |
生成物狀態(tài) |
固態(tài) |
固態(tài) |
氣態(tài) |
剩余氧氣濃度 |
3.1% |
7.0% |
14.0% |
(3)通過對比上表中紅磷和白磷的相關(guān)數(shù)據(jù),可以得出影響剩余氧氣濃度的因素可能是
可燃物的著火點(diǎn)
可燃物的著火點(diǎn)
。
(4)根據(jù)以上探究和表中數(shù)據(jù),在“測定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)中,通常使用紅磷而不用木炭的原因可能有
木炭燃燒的生成物是氣體
木炭燃燒的生成物是氣體
、
且剩余氧氣濃度較大
且剩余氧氣濃度較大
。
Ⅲ.興趣小組B用如圖5所示裝置測量空氣中氧氣含量。
集氣瓶容積為700mL,集氣瓶內(nèi)水的體積為100mL,實(shí)驗(yàn)開始前量筒內(nèi)水的體積為200mL,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后量筒中水的體積為100mL。
(1)用力將預(yù)先加熱過的玻璃棒按下與白磷接觸,觀察到白磷燃燒時(shí)的現(xiàn)象是
劇烈燃燒,產(chǎn)生白煙,放熱
劇烈燃燒,產(chǎn)生白煙,放熱
,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,量筒內(nèi)水面的變化情況是
先上升,然后逐漸下降至保持不變
先上升,然后逐漸下降至保持不變
。
(2)將步驟(1)后的集氣瓶內(nèi)氣體換成等體積的混合氣體(該混合氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)為1%,氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)為99%),再次實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)白磷不能被點(diǎn)燃。由此可知,在所有操作均規(guī)范的情況下,步驟(1)實(shí)驗(yàn)所測得的空氣中氧氣的含量比理論
偏小
偏小
(填“偏大”、“偏小”或“不變”),該實(shí)驗(yàn)測得氧氣體積是
100
100
mL。
(3)已知氧氣密度為1.4g/L,每31g白磷燃燒需要消耗40g氧氣,按上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)盡可能消耗完瓶中的氧氣,至少需要白磷
0.11
0.11
克。(結(jié)果保留兩位小數(shù))