針對題目中提出的三瓶失去標簽的氣體——氧氣、氮氣和二氧化碳,我們需要利用它們各自的化學性質差異,采用簡便、安全的方法進行區分。以下是一種常見而有效的鑒別方案:
實驗原理:
- 氧氣具有助燃性,能支持木條燃燒。
- 二氧化碳不可燃、不支持燃燒,且能使澄清石灰水變渾濁。
- 氮氣同樣不支持燃燒(但不如二氧化碳反應特性顯著),其關鍵特點是不與澄清石灰水反應。
實驗步驟:
1. 取三只小木條(或火柴),分別在空氣中點燃后,將其依次伸入三瓶氣體中。
- 若木條燃燒更旺,則該瓶氣體為氧氣。
- 若木條立即熄滅,則該瓶氣體可能為二氧化碳或氮氣,暫時無法區分。
- 對于剩下的兩瓶無法經木條試驗區分的現象,另取一瓶澄清石灰水適量,分別倒入盛有上述兩種氣體的集氣瓶中,振蕩后觀察現象。
- 若石灰水變渾濁,則該瓶氣體為二氧化碳,因為二氧化碳與氫氧化鈣反應生成了碳酸鈣白色沉淀。
- 若石灰水無明顯變化,則該瓶氣體為氮氣。
參考答案:通過上述“帶火星的木條試驗 + 石灰水試驗”兩步驟,便可區分氧氣、氮氣和二氧化碳:氧氣助燃、二氧化碳使石灰水變渾濁、氮氣對木條和石灰水均無特殊反應。
此方法操作簡單,依賴常見實驗器材且現象明顯,適用于標準化教學中鑒別此類混合氣體。需要注意的是,操作前應避免木條攜帶火星進入大量其他氣體中影響觀察。若實際應用時要精準,可采用后續儀器檢測。