Question

14．某校探究性學習小組用如圖所示裝置進行鎂條在空氣中燃燒的實驗．待燃燒停止并冷卻后，打開止水夾，進入集氣瓶中水的體積約占70%．請問：
（1）水進入集氣瓶中的原因是集氣瓶中的氣體被消耗，壓強減小，在外界大氣壓的作用下，水進入集氣瓶．
（2）若鎂條只和氧氣反應，則進入瓶中水的體積應不超過21%．然而，實際進入瓶中水的體積為70%，請你推測：
①一定與鎂條發生反應的是氮氣，
②最不可能反應的氣體是稀有氣體，做出上述推斷的理由是其化學性質非常不活潑．
還有一種氣體不能確定能否與鎂條反應，于是，組內同學又進行如下探究活動：
【提出問題】鎂條能否在此氣體中燃燒呢？
【設計實驗】如圖．
【實驗現象】鎂條在該氣體中燃燒后生成白、黑兩種顏色的固體．
【作出結論】鎂條能在該氣體中燃燒，化學方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO．
【反思交流】通過上述探究，你對燃燒有了哪些新的認識物質燃燒不一定有氧氣參加．

Answer 1

分析 （1）鎂燃燒消耗集氣瓶中的氣體，導致集氣瓶中的壓強減小，冷卻后打開止水夾時，在外界大氣壓的作用下，水會進入集氣瓶．
（2）氧氣在空氣中的體積分數是21%，現進入集氣瓶中水的體積約為其容積的70%，說明鎂燃燒時，不僅消耗氧氣，還消耗其它氣體，因為消耗的氣體很多，所以應該是至少消耗氮氣．
【作出結論】根據反應的現象分析，并書寫化學方程式；
【反思交流】通過兩個實驗的對比可知，燃燒不一定需要氧氣，一定條件下二氧化碳能夠支持燃燒．

解答 解：（1）冷卻后打開止水夾，水能進入集氣瓶的原因是：集氣瓶中的氣體被消耗，壓強減小，在外界大氣壓的作用下，水進入集氣瓶．
故填：集氣瓶中的氣體被消耗，壓強減小，在外界大氣壓的作用下，水進入集氣瓶．
（2）點燃條件下，鎂能和空氣中的氧氣、氮氣、二氧化碳等物質反應，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%，說明鎂燃燒不僅消耗氧氣，還消耗氮氣等物質．但是最不可能反應的是稀有氣體，因為其化學性質非常不活潑；
故填：21%；氮氣；稀有氣體；其化學性質非常不活潑．
【作出結論】鎂條在該氣體中燃燒后生成白、黑兩種顏色的固體，黑色的物質主要有碳、鐵、氧化銅、二氧化錳、四氧化三鐵；由質量守恒定律可知，空氣中不含鐵、銅、錳元素，所以黑色的物質為碳，空氣中含碳元素的物質主要為二氧化碳，白色固體為氧化鎂．所以化學方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO．
【反思交流】通過兩個實驗的對比可知，燃燒不一定需要氧氣，一定條件下二氧化碳能夠支持燃燒．故答案為：物質燃燒不一定有氧氣參加（有些物質燃燒不能用二氧化碳來滅火，或二氧化碳也能支持某些物質的燃燒）．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．