Question

【題目】甲乙兩化學(xué)興趣小組的同學(xué)按課本上的實驗裝置做“測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗（如圖甲所示），但測出的氧氣的體積分數(shù)存在誤差．

請你參與探究：
（1）甲組測出氧氣的體積分數(shù)小于五分之一
【提出問題】造成誤差的原因是什么？如何改進課本上的實驗裝置？
【查閱資料】紅磷、白磷的一些性質(zhì)如下表：

	顏色、狀態(tài)	熔點/℃	著火點/℃	密度（g/cm3）
紅磷	暗紅色固體	590	240	2.34
白磷	白色或黃色固體	44.1	40	1.82

【猜想與假設(shè)】
A同學(xué)：可能是導(dǎo)管內(nèi)原含有空氣，后來留有吸入的水，影響實驗的準(zhǔn)確性．
B同學(xué)：可能是瓶內(nèi)殘留氣體中還有氧氣．
（i）你還能作出的猜想是 ．
【交流與討論】
他們對課本上的實驗裝置進行了圖乙所示的改進（其他儀器忽略）．
（ii）與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是 ．
（iii）能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現(xiàn)象是 ．
（2）乙組同學(xué)從課本鎂條燃燒實驗得到啟發(fā)，用鎂代替紅磷，實驗完畢，冷卻后進入水的體積遠大于總?cè)莘e的1/5．
【猜想與假設(shè)】可能鎂條與氮氣發(fā)生了反應(yīng)
【設(shè)計實驗】
為檢驗鎂條能否在N2中燃燒，興趣小組展開如下探究：
①組裝儀器（圖1，鐘罩下端無底），檢查氣密性：向水槽中加水，觀察到現(xiàn)象，說明氣密性良好；
②將足量白磷在空氣中點燃后，迅速伸入鐘罩內(nèi)，塞緊橡皮塞；
③待鐘罩內(nèi)水面不再變化時，向水槽中加水，使水槽中液面與鐘罩內(nèi)液面相平；
④打開橡皮塞，將燃著的螺旋狀鎂條迅速伸入鐘罩內(nèi)，塞緊橡皮塞（圖2），觀察液面變化；

【交流討論】
（i）步驟①氣密性良好的現(xiàn)象是；
（ii）步驟②目的是；
（iii）步驟④觀察到現(xiàn)象，說明鎂條與氮氣反應(yīng)．
【結(jié)論】除氧氣外，鎂條還能與氮氣反應(yīng)．
【反思】乙組小羅同學(xué)認為只進行圖2實驗，當(dāng)鐘罩內(nèi)進入水的體積大于總?cè)莘e的 ，就能說明鎂與氧氣、氮氣都發(fā)生了反應(yīng)，對此觀點你認為是否正確并說明理由 ．
（3）【拓展】①鎂與氮氣反應(yīng)生成氮化鎂（Mg3N2），由于氧氣比氮氣活潑，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質(zhì)量比氧化鎂（大、小）．
（4）②8g鎂在空氣中燃燒，若有30%的鎂生成氮化鎂，計算氮化鎂的質(zhì)量（寫出計算過程）．

Answer 1

【答案】
（1）集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；確保裝置不漏氣；左邊液面上升至“1”刻度處
（2）表面皿上浮；表面皿上浮；對比實驗；不正確，可能是實驗誤差造成的
（3）小
（4）解：氮化鎂中鎂的質(zhì)量=8g×30%=2.4g

氮化鎂的質(zhì)量= =3.3g

【解析】解：【猜想與假設(shè)】：要使本實驗成功，必須注意以下幾點：①裝置的氣密性好；②紅磷足量；③必須冷卻到室溫再讀數(shù)等；所以答案是：集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】與課本上的實驗裝置相比較，該裝置的一個優(yōu)點是確保裝置不漏氣；能得出空氣中氧氣約占五分之一體積的實驗現(xiàn)象是左邊液面上升至“1”刻度處；
【設(shè)計實驗】檢查氣密性：向水槽中加水，觀察到表面皿上浮現(xiàn)象，說明氣密性良好；步驟②目的是對比實驗；步驟④觀察到圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿現(xiàn)象，說明鎂條與氮氣反應(yīng)；
【反思】乙組小羅同學(xué)認為只進行圖2實驗，當(dāng)鐘罩內(nèi)進入水的體積大于總?cè)莘e的 ，就能說明鎂與氧氣、氮氣都發(fā)生了反應(yīng)，對此觀點你認為是否正確并說明理由不正確，可能是實驗誤差造成的；
【拓展】①鎂與氮氣反應(yīng)生成氮化鎂（Mg3N2），由于氧氣比氮氣活潑，所以鎂燃燒生成的氮化鎂質(zhì)量比氧化鎂小．②氮化鎂中鎂的質(zhì)量=8g×30%=2.4g
氮化鎂的質(zhì)量= =3.3g
答案：
【猜想與假設(shè)】（i）集氣瓶未冷卻至室溫就打開了彈簧夾；
【交流與討論】（ii）確保裝置不漏氣；（iii）左邊液面上升至“1”刻度處；
【設(shè)計實驗】（i）表面皿上浮；（ii）對比實驗；（iii）圖2中的表面皿高于圖1中的表面皿【反思】不正確，可能是實驗誤差造成的．【拓展】①小．②3.3g