科学史的里程碑:拉瓦锡实验
在18世纪中叶以前,人们普遍认为空气是一种单一的“元素”。伟大的化学家拉瓦锡 (A.-L. Lavoisier) 通过精密的天平称量和巧妙的逻辑,彻底推翻了这一认知。
拉瓦锡将汞放在密闭的曲颈甑中连续加热12天。他发现银白色的汞表面出现了红色粉末(氧化汞),且钟罩内液面上升了约1/5。这种“以秤代眼”的定量分析法,不仅揭示了空气是混合物,更催生了现代化学。核心反应方程式为:
$$\text{氧化汞} \xrightarrow{\text{加热}} \text{汞} + \text{氧气}$$
氮气与氧气的“双重奏”
拉瓦锡最终确认,空气由约占 1/5 体积的氧气(支持呼吸和燃烧)和约占 4/5 体积的氮气(不支持燃烧)组成。这一发现标志着化学从炼金术般的猜测走向了定量的严谨科学。
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QUESTION 1
在拉瓦锡测定空气成分的实验中,空气的成分以____和____为主,其中按体积计,____约占空气体积的78%,____约占空气体积的21%。氧气、二氧化碳;氧气;二氧化碳
氮气、氧气;氮气;氧气
氢气、氧气;氢气;氧气
✅ Correct!
正确。根据实验测定,氮气约占78%,氧气约占21%。❌ Incorrect
请注意空气中含量最多的两种气体及其大致比例。QUESTION 2
拉瓦锡实验中,为什么选择“汞”作为反应物?
因为汞是唯一的液态金属
因为生成的氧化汞在强热下能完全分解还原出氧气,便于验证
因为汞的价格低廉
✅ Correct!
正确。汞的氧化与氧化汞的分解在不同温度下可逆,构成了完美的逻辑闭环。❌ Incorrect
请思考实验“拆分”与“重组”的闭环验证逻辑。QUESTION 3
[实验观察] 在红磷燃烧测定空气成分的实验中,燃烧着的红磷熄灭了,这种现象说明氮气能不能支持燃烧?能支持燃烧
不能燃烧,也不支持燃烧
氮气参与了反应
✅ Correct!
正确。红磷熄灭说明剩余的氮气不具备助燃性。❌ Incorrect
红磷在氧气耗尽后熄灭,反映了氮气的化学性质。QUESTION 4
你家用什么燃料烧水做饭?燃烧过程中你能观察到什么现象?燃料燃烧是不是化学变化?为什么?天然气;产生蓝色火焰放出热量;是化学变化,因为生成了新物质
电;灯管发亮;是物理变化,因为没有火焰
液化气;只产生黑烟;是物理变化
✅ Correct!
正确。燃烧过程中伴随发光发热,并生成了水和二氧化碳等新物质,属于典型的化学变化。❌ Incorrect
请思考燃烧是否产生了不同于燃料的新物质。QUESTION 5
[生活联系] 在你身边发生过哪些污染空气的现象?汽车尾气排放、工厂烟囱冒黑烟、焚烧秸秆
植物光合作用
洒水车给街道降尘
✅ Correct!
正确。这些都是人类活动排放有害气体和烟尘,导致空气污染的常见现象。❌ Incorrect
请区分哪些活动是有益环境保护的,哪些是有害的。深入探究:拉瓦锡的12天实验
通过经典实验理解科学方法
拉瓦锡在实验的第一阶段,将汞在密闭曲颈甑中加热,发现红色粉末生成,钟罩内液面上升;第二阶段,他收集红色粉末并强热,得到了失去的气体,且该气体能使木条复燃。
Q
1. 为什么拉瓦锡需要连续加热长达12天之久?
Answer:
为了使装置内的氧气尽可能地与汞发生反应,确保实验的定量准确性,体现了拉瓦锡严谨的科学态度。
为了使装置内的氧气尽可能地与汞发生反应,确保实验的定量准确性,体现了拉瓦锡严谨的科学态度。
Q
2. 该实验中,如果集气瓶内水面上升约1/5,这说明了什么?
Answer:
说明空气中氧气约占总体积的1/5,剩余的4/5气体(主要是氮气)不易溶于水且不支持燃烧。
说明空气中氧气约占总体积的1/5,剩余的4/5气体(主要是氮气)不易溶于水且不支持燃烧。