题目内容

2．某校研究性学习小组用如图装置进行镁条在空气中燃烧实验．当燃烧停止，冷却后打开止水夹，进入集气瓶的水体积约占集气瓶体积的70%，请回答：
（1）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因
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；
（2）如果镁条只是和氧气发生反应，则进入集气瓶内的水的体积应不超过集气瓶体积的21%，现进入集气瓶内的水的体积大约是其容积的70%，根据空气的组成推测，减少的气体中有氮气．
【发现问题】氮气是怎样减少的呢？
【提出假设】氮气与镁反应而减少
【查阅资料】镁在氮气中燃烧生成氮化镁（Mg3N2）固体，写出反应的化学方程式：3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2，氮化镁中氮的化合价为-3价．
（3）【交流反思】通过以上探究，你对燃烧有关知识有什么新的认识（写一条即可）燃烧不一定需要氧气．

分析 （1）当集气瓶中的气体减少时，会导致压强减小；
（2）依据燃烧消耗多少体积的气体，则进入烧杯的水，便是多少体积；根据化学方程式的书写方法以及化合价原则进行分析；
（3）由材料可分析出镁与氮气和二氧化碳都能发生燃烧，所以燃烧不一定需要氧气．

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；故填：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；
（2）如果镁条只和空气中的氧气反应，由于氧气约占空气体积的21%，所以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，所以可猜测镁除了与氧气反应，还有可能和氮气反应或者是氧气与氮气在高温的情况下发生了反应；
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．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；故答案为：3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ Mg3N2；-3；
（3）镁与氮气和二氧化碳都能发生燃烧，说明燃烧不一定需要氧气．故答案为：燃烧不一定需要氧气．

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．

练习册系列答案
相关题目
11．某同学对蜡烛的性质进行如下探究．
（1）取一支蜡烛，用小刀切下一小块，放入水中，蜡烛浮于水面上，由此说明蜡烛常温下为固体，还可以说明蜡烛的其他物理性质有石蜡硬度小；石蜡密度比水小；石蜡难溶于水等．
（2）点燃蜡烛，观察其火焰分为外焰、内焰、焰心三层．将一火柴梗放在蜡烛火焰中（如图所示）约2s后取出，看到火柴梗的a（填“a”“b”或“c”）处最先碳化，由此说明，蜡烛具有可燃性，且火焰的外焰部分温度最高．
（3）取一根10cm长的玻璃管，用试管夹夹住，将玻璃管插入蜡烛火焰中，看到管口有白烟冒出，用燃着的火柴点燃白烟，看到的现象是白烟燃烧起来，白烟的成分可是石蜡蒸气形成的小颗粒．
12．如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置．

请回答下列问题：
（1）写出图中有标号仪器的名称：①试管，②长颈漏斗．
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑，如采用A装置作为发生装置，需做的改进是试管口放一团棉花．收集装置常选用D或F．
（3）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，若选用C做发生装置，你认为C相对于B的优点是可以控制反应的速率．
（4）实验室用B装置制取二氧化碳的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，选择D装置收集的理由是二氧化碳的密度比空气的密度大．若用装置D收集二氧化碳，检验二氧化碳收集满的方法是将一根燃着的木条平放在集气瓶口，木条熄灭，证明满了．
（5）实验室常用无水醋酸钠固体和碱石灰固体共热制得甲烷气体，应该选择的发生装置为A（填字母序号），由于甲烷难溶与水，收集甲烷常选用装置为F．
（6）①选用 E装置收集二氧化碳时气体从a（填a 或b）处导管通入．
②当用排水法收集氧气时，瓶内装满水，氧气从b（填a或b）通入．
9．下列反应中，既属于氧化反应又属于化合反应的是（　　）
A．氢气+氧气$\stackrel{点燃}{→}$ 水B．碳酸钙$\stackrel{高温}{→}$氧化钙+二氧化碳
C．乙醇+氧气$\stackrel{点燃}{→}$ 水+二氧化碳D．氢气+氯气$\stackrel{点燃}{→}$ 氯化氢
16．写出反应的化学方程式：
（1）甲烷（CH4）燃烧生成二氧化碳和水CH4+2O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2+2H2O
（2）高温煅烧石灰石CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑
（3）镁条在空气中燃烧2Mg+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO
（4）高锰酸钾分解制氧气2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑．
7．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）用砂纸打磨过的镁条呈色，镁条燃烧的符号表达式：2Mg+O2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO．反应过程中能量的转化：化学能转化为光能、热能．
燃烧、冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是集气瓶内压强减小．
（2）如果镁条只和空气中的氧气反应，则进入集气瓶中水的体积最多不超过其容积的21%．现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，根据空气的组成可推出减少的气体中还一定有氮气．
【发现问题】该气体是怎样减少的呢？
【假设】该气体与镁条反应而减少．
【查阅资料】镁条是一种化学性质比较活泼的金属，在氮气中能燃烧，产物为氮化镁（Mg3N2），镁条还可以在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁．
【交流与反思】镁在氮气中燃烧产物氮化镁的状态应为固体．写出镁在二氧化碳气体中燃烧的符号表达式2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．
14．现有银、铜、铁三种金属，某研究小组的同学为探究银、铜、铁的金属活动性顺序，设计了三个实验：Ⅰ．将铁片浸入稀硫酸中；Ⅱ．将银片浸入稀硫酸中；Ⅲ．将铜片浸入稀硫酸中．
（1）实验I的现象是：有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色．反应的化学方程式为Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，实验Ⅱ、Ⅲ均无现象发生．
（2）上述三个实验还不能证明铜和银两种金属的活动性顺序．为了比较为两种金属的活动性强弱．该小组的同学补充了一个实验．他们将铜浸入硝酸银溶液中，有银白色固体析出，从而达到了实验目的．请写出该实验中化学反应方程式Cu+2AgNO3═2Ag+Cu（NO3）2，根据以上探究，三种金属的活动性由强到弱的顺序是铁＞铜＞银．
11．某学习小组做镁条在空气中燃烧实验时，发现生成物中有黑色固体．针对这一现象，他们猜想可能是镁与N2或CO2反应生成黑色固体．
针对猜想他们开展了如下探究活动．

【实验一】镁带与氮气的反应
（1）以下是获取氮气的方法及装置，其中得到氮气较纯的是B（填字母）
（2）燃烧镁带，观察现象
将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛N2的集气瓶中，瓶内壁附着一层淡黄色的固体．
（3）实验结论：镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应，生成淡黄色的氮化镁．该反应的化学方程式是：3Mg+N2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3．
（4）实验反思：空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁？原因是氧气比氮气活泼．
【实验二】镁带与二氧化碳的反应
将燃着的镁带伸入盛CO2的集气瓶中，镁带剧烈燃烧，瓶内产生氧化镁和一种黑色固体单质，该黑色物质是C．（写出化学式，下同）
【探究结论】
镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中CO2反应产生的．
12．下列各组物质可按溶解、过滤、蒸发的操作顺序分离的是（　　）
A．KCl和MnO2B．KNO3和NaNO3C．CuO和炭粉D．水和植物油

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