题目内容
【题目】某校研究性学习小组用右图装置进行镁条在空气中燃烧的实验:将镁条燃烧、冷却后打开止水夹。
(发现问题)
进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的30%。如果镁条只和空气中的氧气反应,则进入集气瓶中水的体积应不超过其容积的 %。可现进入集气瓶中水的体积约为其容积的30%,根据空气的组成,可推出减少的气体中一定有氮气,这种推测的理由是
。剩余约70%的气体主要成份是 。
(提出假设)镁条能与空气中的氮气发生化学反应。
(探究实验)
接着上述实验,先拿开装置中集气瓶的胶塞,然后迅速把点燃的镁条伸进含有剩余气体的集气瓶中。发现镁条能在余下的气体中剧烈燃烧。
(实验结论)根据上述探究实验,你得的结论是 。
(查阅资料)
①镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁(Mg3N2)固体。根据资料,氮化镁中氮元素的化合价 ,该反应的化学方程 。
②镁条除了能与氮气反应,还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁。请你写出该反应的化学方程式 。
(实验反思)通过以上探究,你对燃烧有了什么新的认识:
。(写出一点即可)。
【答案】21 假设氧气全部反应,除氧气外,被消耗的气体体积占集气瓶容积的9%,所以被消耗气体占空气的体积分数一定超过9%,只有氮气符合要求
氮气 镁条能在氮气中燃烧
①-3 3Mg+N2 点燃 Mg3N2②2Mg+CO2 点燃 C+2MgO
燃烧不一定非要有氧气参加;或二氧化碳在特定条件下不一定能灭火,甚至还能支持燃烧等。
【解析】
(1)【发现问题】如果镁条只和空气中的氧气反应,根据空气中氧气所占体积分数可知,进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的21%;现进入集气瓶中水的体积约为其容积的30%,根据空气的组成及各成分的体积分数(氧气占21%,氮气占78%),可推出减少的气体中有氮气,因为假设氧气全部反应完,除氧气外,被消耗的气体体积占集气瓶容积的9%,而空气中除了氮气和氧气外,所有气体仅占总体积的1%,只能是氮气参加了反应。当然剩余约70%的气体中主要成份仍是氮气。
(2)【实验结论】
根据上述探究实验,“发现镁条能在余下的气体中剧烈燃烧”,说明镁条能在氮气中燃烧。
(3)【查阅资料】
①根据化合物中元素的化合价的代数和为零,已知镁的化合价为+2,所以氮化镁(Mg3N2)固体中氮元素的化合价为-3价;已知镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁(Mg3N2)固体,故其化学反应方程式为3Mg+N2 点燃 Mg3N2。
②根据题意,镁条在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁。故该反应的化学方程式为2Mg+CO2 点燃 C+2MgO
(4)【实验反思】
通过以上探究,可以发现:镁与氮气和二氧化碳都能发生燃烧,说明燃烧不一定需要氧气。
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