Question

15．某校研究性学习小组用如图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容积的70%．
（1）燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中的原因是：镁燃烧消耗了集气瓶中的气体，导致集气瓶中的气压减小．
（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有氮气．
发现问题：氮气是怎么减少的呢？
假设一：氮气与镁条反应而减少．
假设二：氮气与氧气反应而减少．
查阅资料：镁条在氮气中燃烧，生成氮化镁（Mg₃N₂）固体，反应的方程式为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 镁在集气瓶中燃烧时消耗集气瓶中的气体，导致集气瓶中的气体减少，从而导致气压减小，冷却后打开止水夹，在外界大气压作用下水能进入集气瓶；
空气中氧气的体积分数是21%；
高温条件下，氮气可能与氧气反应；
根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式．

解答 解：（1）燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶中的原因是：镁燃烧消耗了集气瓶中的气体，导致集气瓶中的气压减小，冷却后打开止水夹，在外界大气压作用下水能进入集气瓶．
故填：镁燃烧消耗了集气瓶中的气体，导致集气瓶中的气压减小．
（2）如果镁条只和空气中的氧气反应，由于空气中氧气的体积分数是21%，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的21%；
假设一：氮气与镁条反应而减少；
假设二：氮气与氧气反应而减少；
镁条在氮气中燃烧，生成氮化镁（Mg₃N₂）固体，反应的方程式为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
故填：21；氮气与氧气反应而减少；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

点评 本题以课本中“用红磷燃烧来探究空气中氧气含量”为基点，换成“镁在空气中燃烧”的实验探究，激发了学生的知识的灵活使用和知识的迁移转换的思想，达到举一反三的效果．