拉瓦锡研究空气成分所用的装置中那个汞槽是密闭的吗?

空气中氧气含量测定的再认识。
【经典赏析】拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分(装置如图1),通过该实验拉瓦锡得出了空气是由氧气和

(填物质名称)组成的,其中氧气约占空气总体积的1/5。
(1)实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量(装置如图2),兴趣小组用该方法测出的氧气含量常常远低于1/5。其原因可能是:装置漏气;红磷量不足,装置内氧气有剩余;

(2)由于红磷在空气中点燃后才放入集气瓶内,实验缺陷:①测定结果不准确;②

【提出问题】能否设计一套实验装置以解决上述缺陷?
改进一:兴趣小组同学,设计了如图3所示装置:用一个100mL量筒倒扣在水中,使量筒内外液面均位于40mL处,量筒内浮着一个贴有银片的小木块,银片上放有足量白磷,将整套装置置于垫有

(填仪器名称)的铁架台的铁圈上加热。一会儿,白磷发生燃烧,量筒内液面上升,向烧杯内加水直至量筒内外液面相平,读出此时液面所对刻度。
(3)放白磷的平板用银做的原因是:银的

(填物理性质)性好,易将白磷温度升高,且化学性质稳定;
(4)最终,液面大约位于量筒刻度

mL处;白磷燃烧的文字表达式为

改进二:兴趣小组同学又进行了大胆改进,设计图4(选用容积为40mL的的试管作反应容器,注射器活塞初始位置为20mL处,注射器空间为20mL,活塞与内壁摩擦力及连接管空间容积忽略不计)实验方案进行,收到了良好的效果。
(5)兴趣小组同学装配好图4装置,确认气密性良好后,将弹簧夹松开,直接给足量的红磷加热,红磷燃烧后,一开始活塞的运动方向为

,反应完全并冷却后,注射器活塞最终将停留在约为

mL(填整数)刻度处。
(6)对照图2,改进后的实验装置有何优点

【推荐1】历史上众多的化学家对空气展开了一系列的研究,在无数次思维的碰撞中,最终迸发出的是人类文明不断进步的火花。
(1)1777年,拉瓦锡在曲颈甑中(装置A)加热汞(Hg),玻璃钟罩及甑中气体体积Vg=50立方英寸(一种体积单位,下同)。加热第2天,甑中汞表面出现红色粉末(HgO)。12天后,红色粉末不再增加,结束实验。使装置冷却至室温,玻璃钟罩及瓶中气体体积经测量Vg=40立方英寸。
①加热12天至红色粉末不再增加才结束的原因是

②根据拉瓦锡的实验,计算出空气中氧气的体积含量为

③发生反应的化学方程式为

(2)查阅资料:镁在空气中燃烧,氧气、氮气、二氧化碳都可以助燃。人们沿着科学家的足迹,对反应物进行了优化,氧气与分别用铜粉、红磷等进行实验。
①图B、D实验过程中,需要不断推拉注射器活塞的目的是

。图B实验中小气球的作用是

,发生反应的化学方程式为

。未待装置冷却至室温就读数,会造成测定空气中氧气的含量

(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
②装置C、D的实验中红磷(P)燃烧生成白色P2O5固体,反应的化学方程式为

①若用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量是否可以,说明理由:

②用镁条代替红磷或铜粉来测定空气中氧气的含量否可以,说明理由:

③小组内同学反思上述实验的探究过程后认为:用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时,在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是

【推荐2】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

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AmL处,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,活塞停在BmL处。
【数据处理】请列出所测得空气中氧气含量的计算式

【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)。
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

(二)乙组同学利用图3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%。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

%。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有

【推荐3】有关空气组成的研究与发现对化学的发展做出了重要贡献。
I.拉瓦锡的研究:用加热汞的方法测定空气中氧气的含量如图1所示,拉瓦锡把少量的汞放在密闭的玻璃容器中连续加热12天后,发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末,容器内空气体积减少了约五分之一。收集汞表面生成的红色粉末(氧化汞),置于另一容器内强热得到了汞和氧气,且氧气的体积恰好等于原来密闭容器里所减少的空气体积。
(1)上述实验中,使用汞的优点有

A 汞为液态,在加热的条件下只与氧气反应且生成物为固体
B 时间足够长,能将密闭装置中的氧气几乎耗尽
C 无法观察装置中气体体积的变化
D 得到的红色氧化汞粉末加热***的气体体积+剩余气体体积=原空气体积
(2)继拉瓦锡研究后,英国科学家瑞利经多次实验发现:从空气分离得到的氮气密度总是略大于纯净氮气密度。造成这一差异主要与空气中的

II.现代化学实验可以更多地借助数字化仪器,某科学兴趣小组利用数显设备、气压传感器等对课本实验进行进一步探究:
兴趣小组对“测定空气中氧气含量”的实验进行了如图的探究,实验步骤如下:
①检查装置气密性良好,调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平,此时集气瓶内气体的体积为V1关闭活塞;
②点燃燃烧匙内的足量的红磷,立即塞紧瓶塞;
③待火焰熄灭并冷却后,过一段时间打开活塞,观察到集气瓶中的水位上升。待集气瓶内的水面不再上升时,集气瓶内的气体体积为V2
④然后向右边容器内加入一定量的水至两边水面再次相平,此时集气瓶内的气体体积为V3
在点燃红磷至打开活塞这一过程中,观察到数显设备显示集气瓶内的气体压强先上升后下降,再趋于稳定。
(1)红磷燃烧的文字或符号表达式为

(2)数显设备显示,开始一段时间内集气瓶内的气体压强上升,这是因为温度升高导致的气压变化量

(选填“大于”、“等于”或“小于”)氧气量减少导致的气压变化量。
(3)基于数显设备显示的气压变化,“过一段时间打开活塞”中的“一段时间”指的是火焰熄灭后到

(4)该兴趣小组同学经多次实验发现:当反应停止并恢复至室温,用氧气浓度传感器测得广口瓶内始终有8%左右的氧气残留。请分析红磷燃烧无法耗尽氧气的原因是

(已排除操作原因引起的实验误差)。
(5)在整个实验过程中,集气瓶中减少的氧气体积为

(用“V1、V2、V3”的关系式表示)。
Ⅲ.兴趣小组B的实验:用铁生锈原理测定空气中氧气含量(如图3所示)。测得实验数据如表:

实验后烧杯中剩余水的体积 集气瓶(扣除内容物)和导管的容积

(6)根据表中数据,计算实验测得的空气中氧气的体积分数是

(计算结果精确到0.1%)。

我要回帖

更多关于 拉瓦锡为什么选用汞进行实验 的文章

 

随机推荐