Question

2．某校研究性學習小組用如圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒實驗．當燃燒停止，冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶的水體積約占集氣瓶體積的70%，請回答：
（1）冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因
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；
（2）如果鎂條只是和氧氣發(fā)生反應，則進入集氣瓶內的水的體積應不超過集氣瓶體積的21%，現(xiàn)進入集氣瓶內的水的體積大約是其容積的70%，根據空氣的組成推測，減少的氣體中有氮氣．
【發(fā)現(xiàn)問題】氮氣是怎樣減少的呢？
【提出假設】氮氣與鎂反應而減少
【查閱資料】鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂（Mg₃N₂）固體，寫出反應的化學方程式：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，氮化鎂中氮的化合價為-3價．
（3）【交流反思】通過以上探究，你對燃燒有關知識有什么新的認識（寫一條即可）燃燒不一定需要氧氣．

Answer 1

分析 （1）當集氣瓶中的氣體減少時，會導致壓強減��；
（2）依據燃燒消耗多少體積的氣體，則進入燒杯的水，便是多少體積；根據化學方程式的書寫方法以及化合價原則進行分析；
（3）由材料可分析出鎂與氮氣和二氧化碳都能發(fā)生燃燒，所以燃燒不一定需要氧氣．

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；故填：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；
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，由于氧氣約占空氣體積的21%，所以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%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣，所以可猜測鎂除了與氧氣反應，還有可能和氮氣反應或者是氧氣與氮氣在高溫的情況下發(fā)生了反應；
鎂條在氮氣中能燃燒并生成氮化鎂（Mg₃N₂）固體，反應的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂．根據氮化鎂的化學式Mg₃N₂計算其中N元素化合價，根據化合物中正負元素化合價代數(shù)和為零，鎂為+2價，假設N元素化合價為x，則有：（+2）×3+2x=0，解得x=-3；故答案為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂；-3；
（3）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．故答案為：燃燒不一定需要氧氣．

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．