Question

15．某科學興趣小組查閱資料得知鎂可在氮氣中燃燒生成氮化鎂（Mg₃N₂），設計了如下方案進行驗證．
步驟1：用盛水的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、橡皮塞等裝配成如圖所示的裝置；另準備一只有一根銅絲穿過的橡皮塞，銅絲末端固定一根鎂條．
步驟2：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞；待充分冷卻，觀察到廣口瓶內水面上升的體積約占瓶內水面原上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
步驟3：往水槽中加水使廣口瓶內外水面相平；點燃鎂條，更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶內繼續(xù)燃燒，放出熱量；待冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升．回答下列問題：
（1）步驟2的目的是除去廣口瓶中的氧氣，便于觀察實驗現(xiàn)象．
（2）在步驟3“待冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升”是由于瓶內氣壓小于（選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓．
（3）根據(jù)上述實驗和你所學的知識，請寫出鎂在空氣中燃燒時的文字表達式：鎂+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$氧化鎂、鎂+氮氣$\stackrel{點燃}{→}$氮化鎂
（4）氮化鎂（Mg₃N₂）中，氮元素的化合價為-3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗目的可以知道是驗證氮氣可以和鎂反應的，所以要排除氧氣干擾實驗現(xiàn)象，據(jù)此可以完成該題的解答并寫出反應的方程式；
（2）廣口瓶中的水位上升，說明瓶內外產(chǎn)生了壓強差，可以據(jù)此答題；
（3）根據(jù)實驗結論可以寫出文字表達式進行解答；
（4）根據(jù)化合物中各元素的化合價的代數(shù)和為0進行解答．

解答 解：（1）氧氣可以和鎂反應，所以要能夠準確的判斷出鎂確實與氮氣發(fā)生了反應，必須先排除氧氣的干擾；
（2）廣口瓶中的水位上升，說明瓶內的壓強小于外界大氣壓，由于氧氣已被消耗掉，所以同時也說明了鎂和氮氣發(fā)生了反應；
（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷鎂在空氣中可以和氧氣及氮氣發(fā)生反應，所以可以寫出這兩個反應的文字表達式分別為：鎂+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$氧化鎂；鎂+氮氣$\stackrel{點燃}{→}$氮化鎂；
（4）氮化鎂（Mg₃N₂）中，鎂元素的化合價為+2價，所以氮元素的化合價為-3價．
故答案為：（1）除去廣口瓶中的氧氣，便于觀察實驗現(xiàn)象；
（2）小于；
（3）鎂+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$氧化鎂、鎂+氮氣$\stackrel{點燃}{→}$氮化鎂；
（4）-3．

點評 本題屬于信息題的考查，可以依據(jù)題目提供的信息結合磷燃燒，鎂的燃燒等相關的知識進行分析得出結論，難度不大．