Question

12．某校研究性學(xué)習(xí)小組用如圖裝置進(jìn)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(jìn)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(jìn)入集氣瓶的原因是集氣瓶中氣體減少，壓強(qiáng)減小，導(dǎo)致燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶．
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則進(jìn)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(jìn)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(shè)一：氮氣與鎂條反應(yīng)而減少；
假設(shè)二：氮氣與瓶內(nèi)的其他物質(zhì)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)方程式為2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
②鎂條還可以在二氧化碳?xì)怏w中燃燒，生成碳和氧化鎂，寫出鎂在二氧化碳?xì)怏w中燃燒的化學(xué)方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（3）通過以上探究，你對燃燒的有關(guān)知識有了什么新的認(rèn)識（只需寫一個認(rèn)識）燃燒不一定需要氧氣（合理即可）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)當(dāng)集氣瓶中的氣體減少時，會導(dǎo)致壓強(qiáng)減小分析；
（2）根據(jù)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)可得出氧氣的最大含量；氮氣減少的原因除與鎂反應(yīng)外，還可能與集氣瓶中的其他物質(zhì)反應(yīng)；
【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?xì)怏w中燃燒，生成碳和氧化鎂結(jié)合方程式的書寫方法寫出反應(yīng)的方程式；
（3）可以從燃燒的定義、支持鎂燃燒的物質(zhì)、反應(yīng)基本類型等來認(rèn)識燃燒．

解答 解：（1）燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進(jìn)入集氣瓶中的原因是：集氣瓶內(nèi)氣體被消耗，導(dǎo)致壓強(qiáng)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(qiáng)減小，導(dǎo)致燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶；
（2）如果只和空氣中氧氣反應(yīng)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?jǐn)?shù)約為21%，故通過實驗測得空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)最多不會超過21%；
氮氣除與鎂反應(yīng)外，還可能與集氣瓶中的其它物質(zhì)反應(yīng)（如氮氣與鐵絲發(fā)生反應(yīng)而減少或氮氣與瓶內(nèi)的其它物質(zhì)反應(yīng)而減少等）
故答案為：21%；氮氣與瓶內(nèi)的其他物質(zhì)反應(yīng)而減少；
①設(shè)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(yīng)產(chǎn)生氧化鎂，與氮氣反應(yīng)產(chǎn)生氮化鎂，反應(yīng)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?xì)怏w中燃燒，生成碳和氧化鎂，反應(yīng)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(yīng)；根據(jù)鎂與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式可以看出燃燒可以是置換反應(yīng)；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(xué)生的知識的靈活使用和知識的遷移轉(zhuǎn)換的思想，達(dá)到舉一反三的效果．