Question

(10分)某校研究性學習小組用右圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗：將鎂條燃燒、冷卻后打開止水夾。

【發現問題】
進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的30%。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應不超過其容積的        %�？涩F進入集氣瓶中水的體積約為其容積的30%，根據空氣的組成，可推出減少的氣體中一定有氮氣，這種推測的理由是                                  
                                。剩余約70%的氣體主要成份是              。
【提出假設】鎂條能與空氣中的氮氣發生化學反應。
【探究實驗】
接著上述實驗，先拿開裝置中集氣瓶的膠塞，然后迅速把點燃的鎂條伸進含有剩余氣體的集氣瓶中。發現鎂條能在余下的氣體中劇烈燃燒。
【實驗結論】根據上述探究實驗，你得的結論是                            。
【查閱資料】
①鎂條在氮氣中能燃燒并生成氮化鎂(Mg₃N₂)固體。根據資料，氮化鎂中氮元素的化合價          ，該反應的化學方程                             。
②鎂條除了能與氮氣反應，還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂。請你寫出該反應的化學方程式                                     。
【實驗反思】通過以上探究，你對燃燒有了什么新的認識：                              
                                                 。（寫出一點即可）。

Answer 1

21   假設氧氣全部反應，除氧氣外，被消耗的氣體體積占集氣瓶容積的9%，所以被消耗氣體占空氣的體積分數一定超過9%，只有氮氣符合要求    
氮氣     鎂條能在氮氣中燃燒
①-3   3Mg＋N₂ ^點燃  Mg₃N₂      ②2Mg＋CO₂ ^點燃  C＋2MgO
燃燒不一定非要有氧氣參加；或二氧化碳在特定條件下不一定能滅火，甚至還能支持燃燒等。

試題分析：【發現問題】如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，根據空氣中氧氣所占體積分數可知，進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%；現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成及各成分的體積分數（氧氣占21%，氮氣占78%），可推出減少的氣體中有氮氣，因為假設氧氣全部反應完，除氧氣外，被消耗的氣體體積占集氣瓶容積的9%，而空氣中除了氮氣和氧氣外，所有氣體僅占總體積的1%，只能是氮氣參加了反應。當然剩余約70%的氣體中主要成份仍是氮氣。
【實驗結論】根據上述探究實驗，“發現鎂條能在余下的氣體中劇烈燃燒”，說明鎂條能在氮氣中燃燒。
【查閱資料】①根據化合物中元素的化合價的代數和為零，已知鎂的化合價為+2，所以氮化鎂（Mg₃N₂）固體中氮元素的化合價為-3價；已知鎂條在氮氣中能燃燒并生成氮化鎂(Mg₃N₂)固體，故其化學反應方程式為3Mg＋N₂ ^點燃  Mg₃N₂。
②根據題意，鎂條在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂。故該反應的化學方程式為2Mg＋CO₂ ^點燃  C＋2MgO
【實驗反思】通過以上探究，可以發現：鎂與氮氣和二氧化碳都能發生燃燒，說明燃燒不一定需要氧氣。
點評：本題是根據對空氣組成成分的認識，利用鎂的性質及題中資料信息，完成“鎂在空氣中燃燒”的實驗探究，通過分析導致實驗中所出現現象的可能性，培養學生的知識遷移轉換的思想，提高了學生靈活運用知識的能力，可以達到舉一反三的效果。