Question

3．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：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还有氮气．
【查阅资料】
1、镁条在空气中的氧气燃烧，产物为氧化镁固体．请写出该反应的化学方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO．
2、镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁固体（氮的化合价为-3）．请写出镁条在氮气中能燃烧的化学方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 （1）根据当集气瓶中的气体减少时，会导致压强减小分析；
（2）根据空气中氧气的体积分数可得出氧气的最大含量；氮气减少的原因除与镁反应外，还可能与集气瓶中的其他物质反应；
【查阅资料】根据信息写出镁燃烧的两个方程式；

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：集气瓶内气体被消耗，导致压强减小，在大气压的作用下，水压入集气瓶．
故答案为：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）如果只和空气中氧气反应那么不会超过21%，因为空气中氧气占21%；空气中氧气的体积分数约为21%，故通过实验测得空气中氧气的体积分数最多不会超过21%；
氮气除与镁反应外，还可能与集气瓶中的其它物质反应（如氮气与铁丝发生反应而减少或氮气与瓶内的其它物质反应而减少等）
【查阅资料】
（1）根据题意可知镁与氧气反应产生氧化镁，与氮气反应产生氮化镁，反应的方程式分别为：2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ 2MgO；
（2）镁与氮气反应产生氮化镁，反应的方程式分别为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
答案：
（1）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%；
【查阅资料】
（1）2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ 2MgO；
（2）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．