某校研究性学习小组用如图1装置进行镁条在空气中燃烧的实验．燃烧.冷却后打开止水夹.进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%．(1)燃烧.冷却后打开止水夹.水能进入集气瓶的原因是瓶内气体减少.导致压强减小.水沿导管进入瓶内．(2)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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

2．某校研究性学习小组用如图1装置进行镁条在空气中燃烧的实验．燃烧、冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70%．

（1）燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是瓶内气体减少，导致压强减小，水沿导管进入瓶内．
（2）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 70%，根据空气的组成可推出减少的气体中还一定有氮气．
【发现问题】该气体是怎样减少的呢？
【假设一】氮气与镁条反应而减少
【假设二】氮气溶于水而减少．
【查阅资料】镁条是一种化学性质比较活泼的金属，在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg₃N₂），镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁．请写出其中一个反应的文字表达式镁+二氧化碳$\stackrel{点燃}{→}$碳+氧化镁．
【结论】通过以上探究得出燃烧不一定需要氧气或二氧化碳不一定能来灭火等．
【实验拓展】
（3）如图2是“铁丝在氧气中燃烧”实验的改进装置．实验时，打开分液漏斗活塞，通入干燥氧气约10秒，引燃铁丝下端火柴，伸入塑料瓶内，并对准玻璃管口正上方，观察到的现象是：铁丝剧烈燃烧，火星四射，铁丝燃烧的文字或符号表达式为铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁．
（4）此实验改进后的优点是①②③．
A．氧气无需提前制备和收集，操作更方便．
B．塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全．
C．装置集氧气的制取、干燥、性质于一体，实验更优化．

分析（1）镁燃烧消耗瓶内气体生成固体物质，瓶内气体减少，压强减小；
（2）氧气约占空气体积分数的21%，而氮气占78%，从而可判断只消耗氧气时，气体减少原体积的21%；而气体减少达70%时，大部分气体被消耗，说明减少的气体已不完全为氧气了，还应消耗了占空气78%的部分氮气；这只能说明是空气中的某些气体和镁反应了，或是空气中的某些成分在该环境中发生了反应，据此可以提出假设二；③已知反应物和生成物，则可写出镁在二氧化碳中燃烧的文字表达式．燃烧不一定需要氧气，镁与氮气和二氧化碳都能发生燃烧．
（3）点燃条件下，铁能够在氧气中剧烈地燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体．
（4）根据改进后的装置特点来分析．

解答解：（1）镁条燃烧时会与空气中的氧气反应生成固体氧化镁，致使瓶内气体减少压强减小，水在大气压作用下进入瓶中；
（2）由于氧气只占空气体积的21%，如果镁条只和空气中的氧气反应，瓶内气体只能减少原体积的21%，所以进入水的体积最多不超过其容积的21%；实验中进入瓶中水的体积达70%，说明反应消耗空气的体积为70%，因此已不是仅消耗氧气了，还应消耗部分氮气；根据反应物和生成物，则可写出镁在二氧化碳中燃烧的文字表达式为：镁+二氧化碳$\stackrel{点燃}{→}$碳+氧化镁．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．
（3）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应的文字表达式：铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；
（4）实验装置改进后，氧气无需提前制备和收集，操作更方便；塑料瓶代替集气瓶，防止集气瓶炸裂，更安全；装置集氧气的制取、干燥和性质验证一体，实验更优化．故填：①②③．
故答案为：（1）瓶内气体减少，导致压强减小，水沿导管进入瓶内；（2）21；氮气；氮气与镁条反应而减少；镁+二氧化碳$\stackrel{点燃}{→}$碳+氧化镁．燃烧不一定需要氧气或二氧化碳不一定能来灭火等；（3）铁+氧气$\stackrel{点燃}{→}$四氧化三铁；（4）①②③．

点评根据对空气组成成分的认识，利用镁的性质及题中资料信息考查获得信息解决问题的能力．