Question

12．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：將鎂條燃燒、冷卻后打開止水夾．
【發(fā)現(xiàn)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21%，可現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的30%，根據(jù)空氣的組成，可推出減少的氣體中一定含有氮氣
【提出問題】鎂條能與空氣中的氮氣發(fā)生化學反應嗎？
【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(fā)現(xiàn)鎂條能在余下的氣體中劇烈燃燒．
【實驗結論】根據(jù)上述探究實驗，你得的結論是鎂條能在氮氣中燃燒．
【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(jù)資料，氮化鎂中氮元素的化合價
-3價，該反應的化學方程3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
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2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO．
【實驗反思】通過以上探究，你對燃燒有了什么新的認識：燃燒不一定需要氧氣（寫出一點即可）．

Answer 1

分析 空氣成分探究實驗的變形，把熟悉紅磷換成了性質(zhì)活潑的金屬鎂，藥品的更換而使實驗中的現(xiàn)象出現(xiàn)異常，對異�，F(xiàn)象的分析及造成異�，F(xiàn)象出現(xiàn)原因的分析，生成了對燃燒的重新認識．

解答 解：【發(fā)現(xiàn)問題】若鎂條象紅磷一樣，只消耗空氣中的氧氣，則此探究實驗會得出和使用紅磷一樣的實驗結果：進入水的量不超過空氣中氧氣所占的體積分數(shù)21%；可現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約為其容積的30%，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(shù)一定超過9%，只有氮氣符合要求；
【實驗結論】把點燃的鎂條伸進含有剩余氣體的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)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．
【查閱資料】①根據(jù)氮化鎂的化學式Mg₃N₂計算其中N元素化合價，根據(jù)化合物中正負元素化合價代數(shù)和為零，鎂為+2價，假設N元素化合價為x，則有：（+2）×3+2x=0，解得x=-3；鎂條在氮氣中能燃燒并生成氮化鎂（Mg₃N₂）固體，反應的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂．
②鎂在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂，該反應的化學方程式是2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO；
【實驗反思】通過以上探究，可以得出燃燒不一定非要有氧氣參加；
故答案為：
【發(fā)現(xiàn)問題】：氮氣（N₂）
【實驗結論】：鎂條能在氮氣中燃燒．
【查閱資料】：①-3價   3 Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂ ②2Mg+CO₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO
【實驗反思】：燃燒不一定需要氧氣（其它答案合理也給分）

點評 實驗室探究空氣成分不選擇鎂做燃料，因為鎂條燃燒時不但消耗氧氣而且還會消耗空氣中的氮氣．