Question

(4分)某校研究性学习小组用下图装置进行镁条在空气中燃烧的实验。当燃烧停止，冷却后打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的70％。请回答：

(1)冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是                  。
(2)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最多不超过其容积的        ％。现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70％，根据空气的组成可推出减少的气体中有氮气。 
【发现问题】氮气是怎么减少的呢?
【作山假设】氮气与镁条反应而减少。
【查阅资料】镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁(Mg₃N₂)固体。请你写出该反应的文字表达式                  ，氮化镁中氮元素的化合价为        价。

Answer 1

（1）镁条燃烧消耗集气瓶中的气体，且产物为固体，瓶中气压减小；
（2）21；        镁+氮气氮化镁；    -3。

试题分析：空气中含有氧气21%，氮气78%，其他气体1%，利用燃烧的方法除去集气瓶中部分气体，降低瓶内气压，利用大气压将水压入瓶内，通过压入水的体积来推测瓶内被消耗的气体的体积。题中（1）镁条燃烧消耗集气瓶中的气体，且产物为固体，瓶中气压减小，故水会流入瓶内；（2）镁条在氮气中能燃烧，产物为氮化镁(Mg₃N₂)固体。该反应的文字表达式镁+氮气氮化镁；化合物中各元素化合价的代数和等于零，镁的化合价是+2价，设氮化镁中氮元素的化合价为X，则（+2）×3+X×2="0" ，解得X=-3价。
点评：本题考查空气成份的测定，综合了物理学中的大气压知识，还考了化合价的计算，综合性较强。