题目内容

5．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氮气
【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，你得的结论是镁条能在氮气中燃烧．
【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-3，该反应的化学方程3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2．
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2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO．
【实验反思】通过以上探究，你认为燃烧不一定（“一定”或“不一定”）要有氧气参与．

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$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ Mg3N2．故答案为：-3；3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ 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+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO；故答案为：2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+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．

练习册系列答案
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C．$\frac{1}{18}$mLD．$\frac{1}{18×6.02×1{0}^{23}}$mL
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C．只能采用向下排空气法D．只能采用向上排空气法
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D．反应前后原子的种类和数目均保持不变

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