Question

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：

将镁条燃烧、冷却后打开止水夹．

【发现问题】

进入集气瓶中水的体积约占集气瓶容积的30%．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应不超过其容积的21%，可现进入集气瓶中水的体积约为其容积的30%，根据空气的组成，可推出减少的气体中一定含有　　

【提出问题】

镁条能与空气中的氮气发生化学反应吗？

【探究实验】

接着上述实验，先拿开装置中集气瓶的胶塞，然后迅速把点燃的镁条伸入含有剩余气体的集气瓶中．发现镁条能在余下的气体中剧烈燃烧．

【实验结论】根据上述探究实验，你得的结论是　　．

【查阅资料】

①根据资料，镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁（Mg₃N₂）固体．氮化镁中氮元素的化合价为　　，该反应的化学方程　　．

②镁条除了能与氮气反应，还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁．请你写出该反应的化学方程式　　．

【实验反思】通过以上探究，你认为燃烧　　（“一定”或“不一定”）要有氧气参与．

Answer 1

【考点】实验探究物质的性质或变化规律；有关元素化合价的计算；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式；燃烧与燃烧的条件．

【专题】新信息筛选题；化学学习中的实验思想；科学探究．

【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：【发现问题】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%；可现进入集气瓶中水的体积约为其容积的30%，假设氧气全部反应，除氧气外，被消耗的气体体积占集气瓶容积的9%，所以被消耗气体占空气的体积分数一定超过9%，只有氮气符合要求

故答：氮气；

【实验结论】把点燃的镁条伸进含有剩余气体的集气瓶中，发现镁条能在余下的气体中剧烈燃烧，说明镁条能在氮气中燃烧．故答案为：镁条能在氮气中燃烧；

【查阅资料】①根据氮化镁的化学式Mg₃N₂计算其中N元素化合价，根据化合物中正负元素化合价代数和为零，镁为+2价，假设N元素化合价为x，则有：（+2）×3+2x=0，解得x=﹣3；镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁（Mg₃N₂）固体，反应的化学方程式3Mg+N₂ Mg₃N₂．故答案为：﹣3；3Mg+N₂ Mg₃N₂；

②镁在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，该反应的化学方程式是2Mg+CO₂C+2MgO；故答案为：2Mg+CO₂C+2MgO；

【实验反思】通过以上探究，可以得出燃烧不一定非要有氧气参加；故答案为：不一定．

【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．