Question

【題目】某校研究性學習小組用右圖裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗：將鎂條燃燒、冷卻后打開止水夾。

（發現問題）

進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的30%。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應不超過其容積的 %。可現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的30%，根據空氣的組成，可推出減少的氣體中一定有氮氣，這種推測的理由是

。剩余約70%的氣體主要成份是 。

（提出假設）鎂條能與空氣中的氮氣發生化學反應。

（探究實驗）

接著上述實驗，先拿開裝置中集氣瓶的膠塞，然后迅速把點燃的鎂條伸進含有剩余氣體的集氣瓶中。發現鎂條能在余下的氣體中劇烈燃燒。

（實驗結論）根據上述探究實驗，你得的結論是 。

（查閱資料）

①鎂條在氮氣中能燃燒并生成氮化鎂(Mg3N2)固體。根據資料，氮化鎂中氮元素的化合價 ，該反應的化學方程 。

②鎂條除了能與氮氣反應，還可以在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂。請你寫出該反應的化學方程式 。

（實驗反思）通過以上探究，你對燃燒有了什么新的認識：

。（寫出一點即可）。

Answer 1

【答案】21 假設氧氣全部反應，除氧氣外，被消耗的氣體體積占集氣瓶容積的9%，所以被消耗氣體占空氣的體積分數一定超過9%，只有氮氣符合要求

氮氣 鎂條能在氮氣中燃燒

①-3 3Mg＋N2 點燃 Mg3N2②2Mg＋CO2 點燃 C＋2MgO

燃燒不一定非要有氧氣參加；或二氧化碳在特定條件下不一定能滅火，甚至還能支持燃燒等。

【解析】

（1）【發現問題】如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，根據空氣中氧氣所占體積分數可知，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30%，根據空氣的組成及各成分的體積分數（氧氣占21%，氮氣占78%），可推出減少的氣體中有氮氣，因為假設氧氣全部反應完，除氧氣外，被消耗的氣體體積占集氣瓶容積的9%，而空氣中除了氮氣和氧氣外，所有氣體僅占總體積的1%，只能是氮氣參加了反應。當然剩余約70%的氣體中主要成份仍是氮氣。

（2）【實驗結論】

根據上述探究實驗，“發現鎂條能在余下的氣體中劇烈燃燒”，說明鎂條能在氮氣中燃燒。

（3）【查閱資料】

①根據化合物中元素的化合價的代數和為零，已知鎂的化合價為+2，所以氮化鎂（Mg3N2）固體中氮元素的化合價為-3價；已知鎂條在氮氣中能燃燒并生成氮化鎂(Mg3N2)固體，故其化學反應方程式為3Mg＋N2 點燃 Mg3N2。

②根據題意，鎂條在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂。故該反應的化學方程式為2Mg＋CO2 點燃 C＋2MgO

（4）【實驗反思】

通過以上探究，可以發現：鎂與氮氣和二氧化碳都能發生燃燒，說明燃燒不一定需要氧氣。