某校化学兴趣小组就火山喷发地区的空气中气体成分含量,与肇源县地区空气气体成分含量进行实验探究。
(设计实验)实验小组同学通过老师的帮助,共同设计了如图的实验装置,气体压力传感器与数据采集器和数据处理软件相结合,可用于检测密闭体系内气压变化,并将气压变化以数字、曲线等多种形式通过计算机实时显示出来。
(查阅资料)一般火山喷发地区空气体积含量为:二氧化碳 10% ,氧气 10% ,氮气 70% ,其它气体 10% 。金属镁与氧气反应生成固体氧化镁,金属镁与二氧化碳反应生成固体氧化镁和固体碳单质,金属镁与氮气反应生成固体氮化镁。其它气体比较稳定,一般不参加反应。
(数据分析) ① 第一小组使用药品为红磷,对肇源县地区空气气体成分探究,实验结束后 , 整理数据如下: ( 注:集气瓶容积为 100mL)
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
进入瓶中水的体积约( mL ) | 18 | 19 | 20 | 20 | 18 |
通过对实验数据分析 , 实验得肇源县地区氧气约占空气体积的 ______% 。
② 第二小组使用药品为金属镁,对火山喷发地区的空气中气体成分探究,假设此地区与(查阅资料)中给定的火山喷发地区的空气含量比较相似,那么进入集气瓶中水的体积大约为 ______mL 。
③ 第一小组实验分析,图 2 中 BC 段气压变化的原因是 ______ ; CD 段气压变化的原因是 _______ ;导致 DE 段气压变化的情况是下列哪种可能 _______ 。
A 红磷过量 B 打开弹簧夹 C 室温下降 D 红磷不足
(实验结论)肇源县地区空气质量接近正常大气气体含量,火山地区空气质量差。
19 90 反应放热导致气体膨胀,气压增大 氧气被消耗,且装置逐渐冷却到室温 B
【分析】
本题考查就火山喷发地区的空气中气体成分含量,与肇源县地区空气气体成分含量进行实验探究。
【详解】
① 通过对实验数据分析,多次实验求平均值可得:肇源县地区氧气约占空气体积的 19% ;
② 金属镁与氧气反应生成固体氧化镁,金属镁与二氧化碳反应生成固体氧化镁和固体碳单质,金属镁与氮气反应生成固体氮化镁。火山喷发地区空气体积含量为:二氧化碳 10% ,氧气 10% ,氮气 70% ,其它气体 10% 。故参加反应的气体占空气总体积的 90% ,因为集气瓶的容积为 100mL ,故空气的总体积为 100mL ,则反应消耗的气体的体积为 90mL ,故装置冷却至室温后,打开弹簧夹,进入集气瓶中水的体积大约为 90mL ;
③ 第一小组实验分析,图 2 中 BC 段急剧增大的原因是反应放热导致集气瓶内气体膨胀,气压增大; CD 段气压逐渐减小的原因是反应消耗了氧气,且装置逐渐冷却至室温;导致 DE 段气压逐渐恢复至大气压的情况是打开弹簧夹,水倒流进入集气瓶,填充了消耗的气体所占体积,故选 B 。
用排水法收集气体 | 在两个集气瓶中装满水,用玻璃片盖住瓶口,倒放入水中。将塑料管小心插入集气瓶内,吹气 | 集气瓶中的水逐渐排出,收集满呼出的气体 | 呼出的气体几乎没有溶于水 |
在水中收集满气体后,用玻璃片盖住瓶口,从水中取出正放于桌面上 | 气体无色 | 无色的气体,密度比空气的大 | |
探究呼出气体的性质 | 向一个盛空气的集气瓶和一个盛呼出气体的集气瓶中,各滴入几滴澄清的石灰水,振荡 | 盛空气的集气瓶内澄清石灰水没有变浑浊;盛呼出气体的集气瓶内澄清的石灰水变浑浊 | 呼出的气体中二氧化碳的含量>空气中二氧化碳的含量 |
将燃着的木条分别插入另一个盛有呼出气体的集气瓶中和盛有空气的集气瓶中 | 盛有空气的集气瓶中的木条继续燃烧,无明显变化;盛呼出气体的集气瓶中燃着的木条逐渐熄灭 | 呼出的气体中氧气的含量<空气中氧气的含量 | |
取一块干燥的玻璃片,对着呼气,并与放在空气中的另一块玻璃片进行比较 | 对着呼气的玻璃片上有一层水雾;放在空气中的玻璃片无明显变化 | 呼出的气体中水蒸气的含量>空气中水蒸气的含量 |
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