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(fā)現(xiàn)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        %。可現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的30%，根據(jù)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(fā)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(fā)現(xiàn)鎂條能在余下的氣體中劇烈燃燒。

【實驗結(jié)論】根據(jù)上述探究實驗，你得的結(jié)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(jù)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

【答案】

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(shù)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。

【解析】

試題分析：【發(fā)現(xiàn)問題】如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，根據(jù)空氣中氧氣所占體積分數(shù)可知，進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%；現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據(jù)空氣的組成及各成分的體積分數(shù)（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(jié)論】根據(jù)上述探究實驗，“發(fā)現(xiàn)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(jù)化合物中元素的化合價的代數(shù)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(jù)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(fā)現(xiàn)：鎂與氮氣和二氧化碳都能發(fā)生燃燒，說明燃燒不一定需要氧氣。

考點：實驗探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，空氣的成分及各成分的體積分數(shù)，氧氣與碳、磷、硫、鐵等物質(zhì)的反應現(xiàn)象，化合價規(guī)律和原則，有關元素化合價的計算，書寫化學方程式

點評：本題是根據(jù)對空氣組成成分的認識，利用鎂的性質(zhì)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(xiàn)現(xiàn)象的可能性，培養(yǎng)學生的知識遷移轉(zhuǎn)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。