Question

19．某校研究性学习小组用右下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体积的70%．
（1）图A仪器的名称是烧杯，燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是集气瓶中气体减少，压强减小，导致烧杯中的水进入集气瓶．
（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：氮气是怎样减少的呢？
假设一：氮气与镁条反应而减少．
假设二：氮气与瓶内的其他物质反应而减少（答案合理即可）．
查阅资料：镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg₃N₂）固体．其反应的文字表达式或化学方程式：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 （1）熟悉常用仪器的图形和用途，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．据此分析回答；
（2）氧气约占空气体积分数的21%，而氮气占78%，如果镁燃烧只消耗氧气时，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；根据氮气和镁在点燃条件下能生成氮化镁．

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）由于氧气约占空气体积的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；氮气可能是和镁反应也可能是氮气与集气瓶内其他物质反应而减少；氮气和镁在点燃条件下能生成氮化镁；
故答案为：（1）烧杯；集气瓶中气体减少，压强减小，导致烧杯中的水进入集气瓶；
（2）21%，氮气与瓶内的其他物质反应而减少（答案合理即可），3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

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，分析导致实验中所出现现象的可能性，考查获得信息解决问题的能力．