Question

19．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镁条燃烧消耗了集气瓶内的气体，使瓶内的压强减小．
（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还一定有氮气．
【发现问题】该气体是怎样减少的呢？
【假设】该气体与镁条反应而减少．
【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．
【交流与反思】集气瓶中放少量细沙的目的是防止生成的高温溅落物炸裂瓶底，产物氮化镁的状态应为固体．写出涉及到的两个反应文字表达式氧气+镁$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁、氮气+镁$\stackrel{点燃}{→}$氮化镁．

Answer 1

分析 通过审题可知该题根据课本中探究空气中氧气含量的实验装置改变而成，那么该实验的原理与课本中的类似，如果镁只和空气中氧气反应，则进入集气瓶中的水也应该不超过21%，但现象却是70%，那说明镁还与空气中的另一种气体反应，又知空气中氮气所占比例最大，占78%，其次是氧气占21%；二氧化碳和其它气体仅占1%左右．通过资料它与氮气也发生燃烧反应进行解答．

解答 解：（1）原因同课本中“探究空气中氧气含量”实验原理相同，固体燃烧消耗了集气瓶内的气体，使瓶内的压强减小，所以燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶；
   （2）如果镁只和空气中氧气反应，则进入集气瓶中的水也应该不超过21%，但现象却是70%，那说明镁还与空气中的另一种气体反应，又知空气中氮气所占比例最大，占78%，其次是氧气占21%；二氧化碳和其它气体仅占1%左右，所以减少的气体中还一定有氮气；
【交流与反思】集气瓶中放少量细沙的目的是防止生成的高温溅落物炸裂瓶底，因为进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，产物氮化镁的状态应为固体．镁和氧气反应生成氧化镁，镁和氮气反应生成氮化镁，反应文字表达式分别为氧气+镁$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁、氮气+镁$\stackrel{点燃}{→}$氮化镁．
故答案为：
（1）镁条燃烧消耗了集气瓶内的气体，使瓶内的压强减小；
（2）氮气；
【交流反思】防止生成的高温溅落物炸裂瓶底；固体；氧气+镁$\stackrel{点燃}{→}$氧化镁；氮气+镁$\stackrel{点燃}{→}$氮化镁；

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．