Question

2．某校研究性學(xué)習(xí)小組用如圖1裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗．燃燒、冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶體積的70%．

（1）燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是瓶內(nèi)氣體減少，導(dǎo)致壓強減小，水沿導(dǎo)管進入瓶內(nèi)．
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，則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)空氣的組成可推出減少的氣體中還一定有氮氣．
【發(fā)現(xiàn)問題】該氣體是怎樣減少的呢？
【假設(shè)一】氮氣與鎂條反應(yīng)而減少
【假設(shè)二】氮氣溶于水而減少．
【查閱資料】鎂條是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在氮氣中能燃燒，產(chǎn)物為氮化鎂（Mg₃N₂），鎂條還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂．請寫出其中一個反應(yīng)的文字表達式鎂+二氧化碳$\stackrel{點燃}{→}$碳+氧化鎂．
【結(jié)論】通過以上探究得出燃燒不一定需要氧氣或二氧化碳不一定能來滅火等．
【實驗拓展】
（3）如圖2是“鐵絲在氧氣中燃燒”實驗的改進裝置．實驗時，打開分液漏斗活塞，通入干燥氧氣約10秒，引燃鐵絲下端火柴，伸入塑料瓶內(nèi)，并對準(zhǔn)玻璃管口正上方，觀察到的現(xiàn)象是：鐵絲劇烈燃燒，火星四射，鐵絲燃燒的文字或符號表達式為鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵．
（4）此實驗改進后的優(yōu)點是①②③．
A．氧氣無需提前制備和收集，操作更方便．
B．塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全．
C．裝置集氧氣的制取、干燥、性質(zhì)于一體，實驗更優(yōu)化．

Answer 1

分析 （1）鎂燃燒消耗瓶內(nèi)氣體生成固體物質(zhì)，瓶內(nèi)氣體減少，壓強減��；
（2）氧氣約占空氣體積分數(shù)的21%，而氮氣占78%，從而可判斷只消耗氧氣時，氣體減少原體積的21%；而氣體減少達70%時，大部分氣體被消耗，說明減少的氣體已不完全為氧氣了，還應(yīng)消耗了占空氣78%的部分氮氣；這只能說明是空氣中的某些氣體和鎂反應(yīng)了，或是空氣中的某些成分在該環(huán)境中發(fā)生了反應(yīng)，據(jù)此可以提出假設(shè)二；③已知反應(yīng)物和生成物，則可寫出鎂在二氧化碳中燃燒的文字表達式．燃燒不一定需要氧氣，鎂與氮氣和二氧化碳都能發(fā)生燃燒．
（3）點燃條件下，鐵能夠在氧氣中劇烈地燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體．
（4）根據(jù)改進后的裝置特點來分析．

解答 解：（1）鎂條燃燒時會與空氣中的氧氣反應(yīng)生成固體氧化鎂，致使瓶內(nèi)氣體減少壓強減小，水在大氣壓作用下進入瓶中；
（2）由于氧氣只占空氣體積的21%，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，瓶內(nèi)氣體只能減少原體積的21%，所以進入水的體積最多不超過其容積的21%；實驗中進入瓶中水的體積達70%，說明反應(yīng)消耗空氣的體積為70%，因此已不是僅消耗氧氣了，還應(yīng)消耗部分氮氣；根據(jù)反應(yīng)物和生成物，則可寫出鎂在二氧化碳中燃燒的文字表達式為：鎂+二氧化碳$\stackrel{點燃}{→}$碳+氧化鎂．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．
（3）鐵絲在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，反應(yīng)的文字表達式：鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；
（4）實驗裝置改進后，氧氣無需提前制備和收集，操作更方便；塑料瓶代替集氣瓶，防止集氣瓶炸裂，更安全；裝置集氧氣的制取、干燥和性質(zhì)驗證一體，實驗更優(yōu)化．故填：①②③．
故答案為：（1）瓶內(nèi)氣體減少，導(dǎo)致壓強減小，水沿導(dǎo)管進入瓶內(nèi)；（2）21；氮氣；氮氣與鎂條反應(yīng)而減少；鎂+二氧化碳$\stackrel{點燃}{→}$碳+氧化鎂．燃燒不一定需要氧氣或二氧化碳不一定能來滅火等；（3）鐵+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$四氧化三鐵；（4）①②③．

點評 根據(jù)對空氣組成成分的認識，利用鎂的性質(zhì)及題中資料信息考查獲得信息解決問題的能力．