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容积的70%．
（1）如图实验中燃烧、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（在高温条件下）与瓶内的其他物质反应而减少．
【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg₃N₂）固体．写出其反应的化学方程式N₂+3Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，该反应的类型是置换反应．
（3）通过以上探究，你对燃烧的有关知识有了什么新的认识：燃烧不一定需要氧气（写出一点即可）．

Answer 1

分析 空气成分探究实验的变形，把熟悉红磷换成了性质活泼的金属镁．药品的更换而使实验中的现象出现异常，对异常现象的分析及造成异常现象出现原因的分析，生成了对燃烧的重新认识．

解答 解：（1）由于镁燃烧消耗了气体，集气瓶中气体减少，压强减小，导致烧杯中的水进入集气瓶；故答为：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）若镁条象红磷一样，只消耗空气中的氧气，则此探究实验会得出和使用红磷一样的实验结果：进入水的量不超过空气中氧气所占的体积分数21%．
故答：21；
【假设二】由于实验中得到进入水的体积约为70%，也就是说瓶中气体大量被消耗，消耗达70%，即不但消耗完氧气还应该消耗了大量的氮气．在对氮气减小原因的猜测上，除被镁条消耗外，再作出其他猜测时，受氮氧化物的启发可以猜测氮气被氧气消耗形成易溶于水的物质等等．
故答：氮气（在高温条件下）与瓶内的其他物质反应而减少等．
【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg₃N₂）固体．其反应的化学方程式为：N₂+3Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，该反应由一种单质与一种化合物反应生成了另一种单质和另一种化合物，属于置换反应．故答为：N₂+3Mg$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，置换反应；
（3）由上述实验探究过程可知，镁不仅在空气中燃烧，还能在二氧化碳中燃烧，由此可知，燃烧不一定需要氧气，二氧化碳在一定条件下还能支持燃烧等．故答为：燃烧不一定需要氧气（或在一定条件下还能支持燃烧等）．

点评 实验室探究空气成分不选择镁做燃料，因为镁条燃烧时不但消耗氧气而且还会消耗空气中的氮气．