Question

12．某校研究性學習小組用如圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗．在空氣中點燃鎂條（足量），插入密閉的集氣瓶中，鎂條熄滅后，待冷卻至室溫后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%
（1）鎂條燃燒，冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是集氣瓶中氣體減少，壓強減小，導致燒杯中的水進入集氣瓶．
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%．根據(jù)實驗發(fā)現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，空氣是混合物，從空氣的組成可以推出減少的氣體中有氮氣．
【發(fā)現(xiàn)問題】集氣瓶中氮氣怎么會減少的呢？
假設一：氮氣與鎂條反應而減少；
假設二：氮氣與瓶內的其他物質反應而減少
【查閱資料】①鎂條在氮氣中能燃燒，產(chǎn)物為氮化鎂（Mg₃N₂），氮化鎂中氮元素的化合價為-3；鎂在空氣中燃燒時，發(fā)生的兩個化學反應方程式為2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
②鎂條還可以在二氧化碳氣體中燃燒，生成碳和氧化鎂，寫出鎂在二氧化碳氣體中燃燒的化學方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（3）通過以上探究，你對燃燒的有關知識有了什么新的認識（只需寫一個認識）燃燒不一定需要氧氣（合理即可）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)當集氣瓶中的氣體減少時，會導致壓強減小分析；
（2）根據(jù)空氣中氧氣的體積分數(shù)可得出氧氣的最大含量；氮氣減少的原因除與鎂反應外，還可能與集氣瓶中的其他物質反應；
【查閱資料】①在化合物中，化合價的代數(shù)之和為0，可計算出氮化合價；根據(jù)信息寫出鎂燃燒的兩個方程式；
②根據(jù)鎂條還可以在二氧化碳氣體中燃燒，生成碳和氧化鎂結合方程式的書寫方法寫出反應的方程式；
（3）可以從燃燒的定義、支持鎂燃燒的物質、反應基本類型等來認識燃燒．

解答 解：（1）燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶中的原因是：集氣瓶內氣體被消耗，導致壓強減小，在大氣壓的作用下，水壓入集氣瓶．
故答案為：集氣瓶中氣體減少，壓強減小，導致燒杯中的水進入集氣瓶；
（2）如果只和空氣中氧氣反應那么不會超過21%，因為空氣中氧氣占21%；空氣中氧氣的體積分數(shù)約為21%，故通過實驗測得空氣中氧氣的體積分數(shù)最多不會超過21%；
氮氣除與鎂反應外，還可能與集氣瓶中的其它物質反應（如氮氣與鐵絲發(fā)生反應而減少或氮氣與瓶內的其它物質反應而減少等）
故答案為：21%；氮氣與瓶內的其他物質反應而減少；
①設氮元素的化合價為x，根據(jù)化合價的原則列等式（+2）×3+2x=0 解得x=-3；根據(jù)題意可知氮氣與氧氣反應產(chǎn)生氧化鎂，與氮氣反應產(chǎn)生氮化鎂，反應的方程式分別為：2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ 2MgO；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
故答案為：-3； 2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ 2MgO；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
②根據(jù)題意，鎂條還可以在二氧化碳氣體中燃燒，生成碳和氧化鎂，反應的方程式為：2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；
故答案為：2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（3）由鎂不僅能在氧氣中燃燒，也能在二氧化碳、氮氣中燃燒，故可以得出燃燒不一定有氧氣參加反應；根據(jù)鎂與二氧化碳反應的化學方程式可以看出燃燒可以是置換反應；二氧化碳能支持鎂的燃燒，故可以得出二氧化碳不但能滅火，還能在一定條件下支持燃燒等．
故答案為：燃燒不一定需要氧氣（合理即可）．

點評 本題以課本中“用紅磷燃燒來探究空氣中氧氣含量”為基點，換成“鎂在空氣中燃燒”的實驗探究，激發(fā)了學生的知識的靈活使用和知識的遷移轉換的思想，達到舉一反三的效果．