Question

9．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）圖中A儀器的名稱是燒杯  ，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有氮氣．
【發現問題氮氣是怎么減少的呢？
【假設一】氮氣與鎂條反應而減少．
【假設二】氮氣在高溫條件下與瓶內的其他物質反應而減少．
【查閱資料】
鎂條在氮氣中燃燒，生成氮化鎂（Mg₃N₂）固體，反應的方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
反應類型為化合反應，其中氮化鎂中氮的化合價是-3．鎂條還可以在二氧化碳中燃燒生成碳和氧化鎂，反應的方程式為2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，該反應的類型是置換反應．

Answer 1

分析 （1）直接寫出裝置的名稱，氣體的消耗引起了瓶內外的壓強差
（2）氧氣占空氣體積的21%，氮氣占78%，可以據此解答，在提出假設時只要合理即可，書寫化學方程式主要條件和配平．

解答 解：（1）鎂條燃燒要消耗氣體，由于該裝置是密閉的，所以由于氣體的消耗會使瓶內外產生一故壓強差，從而把水壓入瓶內，故本題答案為：燒杯；  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）由于氧氣占空氣體積的21%，所以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%，根據實驗現象實際進入水約占70%，這只能說明是空氣中的某些氣體和鎂反應了，或是空氣中的某些成分在該環境中發生了反應，據此可以提出假設二，氮化鎂的化學式已經出示，根據在化合物中，正負化合價的代數和為零，可以求得氮元素的化合價為-3價．
故本題答案為：21；氮氣在高溫條件下與瓶內的其他物質反應而減少（只要答到符合初中學生已有知識水平和經驗的合理假設均可）；  3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；化合反應；-3；2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C； 置換反應．

點評 本題考查了氧氣的化學性質以及根據化學方程式的計算，完成此題，可以依據已有的知識結合題干提供的信息進行．