12. 某研究小组用如图所示装置探究

【猜想与假设】
猜想1:可以代替,因为镁条与氧气反应生成氧化镁,反应后不会产生气体;
猜想2:不能代替,查阅资料知金属镁很活泼,可能会与空气中的氮气反应。

【解释与结论】
(1)镁与氧气反应的文字表达式为。
(2)步骤Ⅰ说明装置的气密性。
(3)步骤Ⅱ中,关闭止水夹的目的是。
(4)推测猜想2成立的现象证据是。
【反思与评价】
(5)该小组认为,即使步骤Ⅲ中水的体积恰好占集气瓶容积的$\dfrac{1}{5}$,也不能说明猜想1成立,理由是。
(6)小组中同学对镁条与瓶中气体的反应提出了进一步的猜想:甲同学认为镁条先与$\ce{O_{2}}$反应,乙同学认为镁条先与$\ce{N_{2}}$反应。为检验他们的猜想,可以进行的实验操作是:取少量镁条,点燃后迅速放入盛有空气的集气瓶中,待镁条熄灭后,再将燃着的木条放入瓶中观察现象,若燃烧更旺说明同学的猜想成立,若熄灭说明另一猜想成立。

$\ce{镁 + 氧气\xrightarrow{点燃}氧化镁}$
良好
防止温
度升高导致气压增大，将部分气体压出集气瓶
烧杯中水从导管进入集气瓶中，体积约为集气瓶容积的$\dfrac{2}{5}$
镁的量不足（合理即可）
乙

【分析】
本题围绕镁条能否代替红磷测定空气中氧气含量展开探究，需结合镁的化学性质、装置气密性检验、实验操作目的及实验现象分析逐一解题：
1. 镁与氧气反应的文字表达式需明确反应物、条件和生成物；
2. 装置气密性依据检查操作的现象判断；
3. 关闭止水夹的目的需考虑镁燃烧放热导致气体膨胀，防止气体逸出影响结果；
4. 猜想2为镁与氮气反应，若成立则消耗气体更多，进入水的体积会大于1/5；
5. 若水体积为1/5不能说明猜想1，可能是镁量不足，氧气未完全反应；
6. 检验反应顺序时，剩余氧气会使燃着木条更旺，据此判断猜想。
【解析】
(1) 镁在点燃条件下与氧气反应生成氧化镁，文字表达式为：$\ce{镁 + 氧气\xrightarrow{点燃}氧化镁}$；
(2) 步骤Ⅰ为检查装置气密性的操作，若装置气密性良好，加热时导管口会有气泡冒出；
(3) 镁燃烧放热，会使装置内气体受热膨胀，关闭止水夹可防止温度升高导致气压增大，将部分气体压出集气瓶，避免实验结果出现误差；
(4) 若镁与氮气反应，集气瓶内消耗的气体体积约为集气瓶容积的2/5，因此烧杯中水进入集气瓶的体积约为2/5时，说明猜想2成立；
(5) 若镁的量不足，无法将集气瓶内的氧气完全消耗，即使水的体积占集气瓶容积的1/5，也不能说明镁只与氧气反应，因此不能证明猜想1成立；
(6) 若乙同学猜想成立（镁先与氮气反应），反应后集气瓶内剩余氧气，燃着的木条放入会因氧气浓度较高而燃烧更旺；若甲同学猜想成立，剩余氮气不支持燃烧，木条会熄灭，因此燃烧更旺说明乙同学猜想成立。
【答案】
$\ce{镁 + 氧气\xrightarrow{点燃}氧化镁}$；良好；防止温度升高导致气压增大，将部分气体压出集气瓶；烧杯中水从导管进入集气瓶中，体积约为集气瓶容积的$\dfrac{2}{5}$；镁的量不足（合理即可）；乙
【知识点】
空气中氧气含量测定；氧气的化学性质；实验探究
【点评】
本题是对空气中氧气含量测定实验的拓展探究题，将镁的化学性质与实验操作、现象分析结合，考查学生对实验原理的理解和探究能力，需结合已有知识和题目信息进行逻辑推理，注重知识迁移应用。
【难度系数】
0.6