Question

14．某校探究性学习小组用如图所示装置进行镁条在空气中燃烧的实验．待燃烧停止并冷却后，打开止水夹，进入集气瓶中水的体积约占70%．请问：
（1）水进入集气瓶中的原因是集气瓶中的气体被消耗，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶．
（2）若镁条只和氧气反应，则进入瓶中水的体积应不超过21%．然而，实际进入瓶中水的体积为70%，请你推测：
①一定与镁条发生反应的是氮气，
②最不可能反应的气体是稀有气体，做出上述推断的理由是其化学性质非常不活泼．
还有一种气体不能确定能否与镁条反应，于是，组内同学又进行如下探究活动：
【提出问题】镁条能否在此气体中燃烧呢？
【设计实验】如图．
【实验现象】镁条在该气体中燃烧后生成白、黑两种颜色的固体．
【作出结论】镁条能在该气体中燃烧，化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO．
【反思交流】通过上述探究，你对燃烧有了哪些新的认识物质燃烧不一定有氧气参加．

Answer 1

分析 （1）镁燃烧消耗集气瓶中的气体，导致集气瓶中的压强减小，冷却后打开止水夹时，在外界大气压的作用下，水会进入集气瓶．
（2）氧气在空气中的体积分数是21%，现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，说明镁燃烧时，不仅消耗氧气，还消耗其它气体，因为消耗的气体很多，所以应该是至少消耗氮气．
【作出结论】根据反应的现象分析，并书写化学方程式；
【反思交流】通过两个实验的对比可知，燃烧不一定需要氧气，一定条件下二氧化碳能够支持燃烧．

解答 解：（1）冷却后打开止水夹，水能进入集气瓶的原因是：集气瓶中的气体被消耗，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶．
故填：集气瓶中的气体被消耗，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶．
（2）点燃条件下，镁能和空气中的氧气、氮气、二氧化碳等物质反应，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21%，现进入集气瓶中水的体积约为其容积的70%，说明镁燃烧不仅消耗氧气，还消耗氮气等物质．但是最不可能反应的是稀有气体，因为其化学性质非常不活泼；
故填：21%；氮气；稀有气体；其化学性质非常不活泼．
【作出结论】镁条在该气体中燃烧后生成白、黑两种颜色的固体，黑色的物质主要有碳、铁、氧化铜、二氧化锰、四氧化三铁；由质量守恒定律可知，空气中不含铁、铜、锰元素，所以黑色的物质为碳，空气中含碳元素的物质主要为二氧化碳，白色固体为氧化镁．所以化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO．
【反思交流】通过两个实验的对比可知，燃烧不一定需要氧气，一定条件下二氧化碳能够支持燃烧．故答案为：物质燃烧不一定有氧气参加（有些物质燃烧不能用二氧化碳来灭火，或二氧化碳也能支持某些物质的燃烧）．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．