③假设该气体趋于全部是氧气而CO2或CO质量趋近于零,则混合气体中碳与氧的质量比趋近于0:a(a为正数)。因为混合物是碳与氧气质量比为3:7,而①情况下混合物中碳与氧的质量比趋近于3:4,比的后项缺少3,显然,要增加氧元素的质量;②情况下混合物中碳与氧的质量比趋近于3:8,比的后项多1,显然,要增加碳元素的质量;③情况下混合物中碳与氧的质量比趋近于0:a,比的前项少3,显然,要增加碳元素的质量;综合以上分析,不难看出,该气体的组成共有三种可能性:
①一氧化碳和氧气。
②二氧化碳和一氧化碳。
③一氧化碳、氧气和二氧化碳。
3、化学实验中有关问题
3.1爆炸实验
爆炸实验的成功、失败等原因可用极限思想去分析。例如,氢气与空气混合气体的爆炸实验。在学生观察过教师做的演示实验之后,许多学生也想亲身体验一下。由于这里的爆炸属于“安全”爆破,我也就满足了他们的愿望,但有个条件:必须在参照课本实验后自己设计爆炸实验装置,自带用品(不允许用金属或玻璃等制品)。实验时,有的学生用氢气充填肥皂泡,有的学生用氢气充填塑料薄膜袋,有的学生则把氢气充填在塑料瓶内….…设计方式多种多样,这充分展示了同学们的创造力。可点燃后的现象也是各式各样:有的爆炸意想不到的强烈,有的爆炸则很微弱,有的则始终处于安静地燃烧,有的则没有任何现象。正当同学们纳闷,怀疑自己的实验装置时,我首先肯定了他们的设计,然后用极限思想去分析:空气中含氢气在一定体积分数范围(4%~74.2%)内遇明火(或催化剂)就会发生爆炸,这个范围叫做爆炸极限.氢气的含量在爆炸极限内,当氢气与和氧气的体积之比趋近于2比1时,则爆炸就非常强烈(但十分安全)。当氢气的体积分数越来越趋近于下限(4%)或上限(74.2%)时,则爆炸就由强烈趋向于减弱。当氢气的体积不在爆炸极限内,氢气的体积分数低于下限(4%),遇空气和明火不表现为燃烧;氢气的体积分数高于上限(即74.2%),遇空气和明火能安静地燃烧。学生听后恍然大悟:原来自己的塑料薄膜袋等用品内有或没有预先装入三分之一体积的空气是导致这次实验实验效果迥异的主要原因。
以下列出一些可然性气体和易燃蒸气跟空气混合时的爆炸极限
气体(蒸汽)爆炸极限气体(蒸汽)爆炸极限
一氧化碳硫化氢氨气甲烷乙烯12.5%~74.2%4.3%~45.5%15.5%~27.0%5.0%~15.0%2.75%~28.6%乙醇乙炔乙醚苯3.28%~18.95%2.5%~80.0%1.85%~36.5%1.4%~7.1%
对这些可燃性气体或蒸汽和空气的混合时点燃引起的爆炸,也同样可以用极限思想来分析。
3.2酸的浓度对反应的影响
一定浓度的酸随着反应的不断进行,酸的浓度也自然会越来越低。当酸的浓度趋近于某一值时,该反应的速度也就趋近于零。
当铜与浓硫酸在加热条件下反应时,随着反应的进行酸的浓度会越来越小,反应就会越来越慢。当浓度趋近于某一个值时,反应也就趋近于零。故被还原的浓硫酸的量要小于所提供的浓硫酸的量的一半。浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气时,随着反应的进行,浓盐酸浓度越来越小,因为二氧化锰必须在较强的酸性条件下,才可以把氯离子氧化出氯气。所以,当酸的浓度趋近于某一值时,反应速度就会趋近于零。正是由于这个原因,才会有一定量的浓盐酸与足量的二氧化锰反应时,实际生成的氯气的量比理论的量要小,同样道理,浓硝酸与铜反应时随着反应的进行,酸的浓度会越来越小。当其浓度趋近于6mol.L-1时,反应生成二氧化氮气体的速度也趋于零。浓硝酸要逐渐变成稀硝酸,硝酸的还原产物也由开始的二氧化氮变成一氧化氮,生成一氧化氮气体的反应也就开始了。
3.3对物质的“纯”与“不纯”的理解
九年义务教育三年制初级中学教科书《化学》中有这样一段话:“完全纯净的物质是没有的,通常所谓的纯净物是含有杂质很少具有一定纯度的物质”,编者意在告诉我们:人们身边的物质或多或少含有杂质。我们进行物质提纯的目的是把混合物中的杂质含量一次又一次减少,杂质含量只能无限趋近于零,但永远也不可能等于零。
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