Question

3．某校研究性學習小組用如圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗，燃燒、冷卻后打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%．
（1）燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶中的原因是：集氣瓶中氣體減少，壓強減小，導致燒杯中的水進入集氣瓶．
（2）如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的21%%．現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，根據空氣的組成可推出減少的氣體中還有氮氣．
【查閱資料】
1、鎂條在空氣中的氧氣燃燒，產物為氧化鎂固體．請寫出該反應的化學方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO．
2、鎂條在氮氣中能燃燒，產物為氮化鎂固體（氮的化合價為-3）．請寫出鎂條在氮氣中能燃燒的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 （1）根據當集氣瓶中的氣體減少時，會導致壓強減小分析；
（2）根據空氣中氧氣的體積分數可得出氧氣的最大含量；氮氣減少的原因除與鎂反應外，還可能與集氣瓶中的其他物質反應；
【查閱資料】根據信息寫出鎂燃燒的兩個方程式；

解答 解：（1）燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶中的原因是：集氣瓶內氣體被消耗，導致壓強減小，在大氣壓的作用下，水壓入集氣瓶．
故答案為：集氣瓶中氣體減少，壓強減小，導致燒杯中的水進入集氣瓶；
（2）如果只和空氣中氧氣反應那么不會超過21%，因為空氣中氧氣占21%；空氣中氧氣的體積分數約為21%，故通過實驗測得空氣中氧氣的體積分數最多不會超過21%；
氮氣除與鎂反應外，還可能與集氣瓶中的其它物質反應（如氮氣與鐵絲發生反應而減少或氮氣與瓶內的其它物質反應而減少等）
【查閱資料】
（1）根據題意可知鎂與氧氣反應產生氧化鎂，與氮氣反應產生氮化鎂，反應的方程式分別為：2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ 2MgO；
（2）鎂與氮氣反應產生氮化鎂，反應的方程式分別為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
答案：
（1）集氣瓶中氣體減少，壓強減小，導致燒杯中的水進入集氣瓶；
（2）21%；
【查閱資料】
（1）2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ 2MgO；
（2）3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂

點評 本題以課本中“用紅磷燃燒來探究空氣中氧氣含量”為基點，換成“鎂在空氣中燃燒”的實驗探究，激發了學生的知識的靈活使用和知識的遷移轉換的思想，達到舉一反三的效果．