Question

（2008?安徽）某校研究性學習小組用右下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體積的70%．
（1）圖A儀器的名稱是______，燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是______．
（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______%．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：氮氣是怎樣減少的呢？
假設一：氮氣與鎂條反應而減少．
假設二：______
查閱資料：鎂條在氮氣中能燃燒，產物為氮化鎂（Mg₃N₂）固體．氮化鎂中氮元素的化合價為______．其反應的化學方程式：______ Mg₃N₂

Answer 1

【答案】分析：（1）鎂燃燒后，燒杯內的壓強變小，大氣壓會把水壓入燒杯．
（2）①消耗多少體積的氣體，則進入燒杯的水，便是多少體積；②根據化合價原則，計算氮化鎂（Mg₃N₂）固體氮元素的化合價；③已知反應物和生成物，把Mg₃N₂的計量數定為“1”，配平化學方程式．
（3）燃燒不一定需要氧氣，鎂與氮氣和二氧化碳都能發生燃燒．
解答：解：（1）鎂燃燒后，燒杯內外形成氣壓差，所以水會進入燒杯．
（2）①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%，②根據空氣的組成可推出減少的氣體中有氮氣，及鎂除了與氧氣反應，還和氮氣反應，③根據化合物中元素的化合價的代數和為零，所以氮化鎂（Mg₃N₂）固體氮元素的化合價為-3價．
（3）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．
故答為：（1）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）21%，氮氣與瓶內的其他物質反應而減少（答案合理即可），-3價，3Mg+N₂Mg₃N₂
（3）燃燒不一定需要氧氣（答案合理即可）
點評：根據已有知識，在情景相似的情況下，進行知識地大膽遷移，是解決新問題的一種重要方法．