Question

19．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儀器的名稱是燒杯，燃燒、冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶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：氮氣是怎樣減少的呢？
假設一：氮氣與鎂條反應而減少．
假設二：氮氣與瓶內的其他物質反應而減少（答案合理即可）．
查閱資料：鎂條在氮氣中能燃燒，產物為氮化鎂（Mg₃N₂）固體．其反應的文字表達式或化學方程式：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 （1）熟悉常用儀器的圖形和用途，鎂燃燒消耗瓶內氣體生成固體物質，瓶內氣體減少，壓強減小．據此分析回答；
（2）氧氣約占空氣體積分數的21%，而氮氣占78%，如果鎂燃燒只消耗氧氣時，氣體減少原體積的21%；而氣體減少達70%時，大部分氣體被消耗，說明減少的氣體已不完全為氧氣了，還應消耗了占空氣78%的部分氮氣；根據氮氣和鎂在點燃條件下能生成氮化鎂．

解答 解：（1）鎂條燃燒時會與空氣中的氧氣反應生成固體氧化鎂，致使瓶內氣體減少壓強減小，水在大氣壓作用下進入瓶中；
（2）由于氧氣約占空氣體積的21%，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，瓶內氣體只能減少原體積的21%，所以進入水的體積最多不超過其容積的21%；實驗中進入瓶中水的體積達70%，說明反應消耗空氣的體積為70%，因此已不是僅消耗氧氣了，還應消耗部分氮氣；氮氣可能是和鎂反應也可能是氮氣與集氣瓶內其他物質反應而減少；氮氣和鎂在點燃條件下能生成氮化鎂；
故答案為：（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），3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．

點評 根據對空氣組成成分的認識，利用鎂的性質及題中資料信息，分析導致實驗中所出現現象的可能性，考查獲得信息解決問題的能力．