Question

(10分)某校研究性学习小组用右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        %。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有氮气，这种推测的理由是                                  

                                。剩余约70%的气体主要成份是              。

【提出假设】镁条能与空气中的氮气发生化学反应。

【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。

【实验结论】根据上述探究实验，你得的结论是                            。

【查阅资料】

①镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁(Mg₃N₂)固体。根据资料，氮化镁中氮元素的化合价          ，该反应的化学方程                             。

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                                     。

【实验反思】通过以上探究，你对燃烧有了什么新的认识：                              

                                                 。（写出一点即可）。

Answer

21   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    

氮气     镁条能在氮气中燃烧

①-3   3Mg＋N2 点燃  Mg3N2      ②2Mg＋CO2 点燃  C＋2MgO

燃烧不一定非要有氧气参加；或二氧化碳在特定条件下不一定能灭火，甚至还能支持燃烧等。

【解析】

试题分析：【发现问题】如果镁条只和空气中的氧气反应，根据空气中氧气所占体积分数可知，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%，根据空气的组成及各成分的体积分数（氧气占21%，氮气占78%），可推出减少的气体中有氮气，因为假设氧气全部反应完，除氧气外，被消耗的气体体积占集气瓶容积的9%，而空气中除了氮气和氧气外，所有气体仅占总体积的1%，只能是氮气参加了反应。当然剩余约70%的气体中主要成份仍是氮气。

【实验结论】根据上述探究实验，“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。

【查阅资料】①根据化合物中元素的化合价的代数和为零，已知镁的化合价为+2，所以氮化镁（Mg3N2）固体中氮元素的化合价为-3价；已知镁条在氮气中能燃烧并生成氮化镁(Mg3N2)固体，故其化学反应方程式为3Mg＋N2 点燃  Mg3N2。

②根据题意，镁条在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁。故该反应的化学方程式为2Mg＋CO2 点燃  C＋2MgO

【实验反思】通过以上探究，可以发现：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。

考点：实验探究物质的性质或变化规律，空气的成分及各成分的体积分数，氧气与碳、磷、硫、铁等物质的反应现象，化合价规律和原则，有关元素化合价的计算，书写化学方程式