Question

某學(xué)習(xí)小組做鎂帶在空氣中燃燒實驗時，發(fā)現(xiàn)生成物中有黑色固體．針對這一現(xiàn)象，他們開展了如下探究活動．請仔細(xì)閱讀并完成下列探究報告．
【探究目的】探究鎂在空氣中燃燒產(chǎn)生的黑色固體是鎂與空氣中什么物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的．
【分析猜想】分析空氣中各種成分，尋找猜想依據(jù)．
空氣成分之一：氧氣，與鎂反應(yīng)生成的氧化鎂是白色固體．
空氣成分之二：

 

化學(xué)性質(zhì)很不活潑，幾乎不與其它物質(zhì)反應(yīng)．
空氣成分之三：水蒸氣，打磨光亮的鎂帶放入沸水中，表面會附有白色固體并產(chǎn)生大量氣泡；如果將鎂帶放到水蒸氣中，也會發(fā)生上述反應(yīng)，但產(chǎn)生的不是黑色固體．
因此猜想：可能是鎂與N₂或

 

反應(yīng)生成黑色固體．
【實驗一】鎂帶與氮氣的反應(yīng)
（一）獲取氮氣
（1）把空氣液化，然后蒸發(fā)，先蒸發(fā)出來的氣體就是氮氣．這種方法屬于

 

（選填“物理”或“化學(xué)”）方法．但在實驗室里空氣不易被液化．
（2）以下是獲取氮氣的方法及裝置，其中得到氮氣較純的是

 

．（填字母）

（二）燃燒鎂帶，觀察現(xiàn)象
將鎂帶打磨光亮，點燃，伸入盛N₂的集氣瓶中，瓶內(nèi)壁附著一層淡黃色的固體．
（三）實驗結(jié)論：鎂與氮氣在點燃的條件下發(fā)生化合反應(yīng)生成淡黃色的氮化鎂．用化學(xué)式將該化學(xué)反應(yīng)表示出來

 

【實驗二】將燃著的鎂帶伸入盛CO₂的集氣瓶中，鎂帶劇烈燃燒，瓶內(nèi)出現(xiàn)白色固體和黑色固體．CO₂與鎂發(fā)生了反應(yīng)，化學(xué)方程式為 2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C，碳是黑色的固體．
【探究結(jié)論】鎂在空氣中燃燒產(chǎn)生的黑色固體是鎂與空氣中CO₂反應(yīng)產(chǎn)生的．
【交流與反思】如果用足量的鎂替代紅磷進(jìn)行空氣組成實驗，實驗測得氧氣體積與氧氣所占空氣真實比例相比較會

 

（偏大、偏小或相等）

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)變化的條件和影響物質(zhì)變化的因素,化學(xué)變化和物理變化的判別,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：【分析猜想】根據(jù)空氣中各氣體的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答；根據(jù)推測的成分，提出猜想；
【實驗一】（一）（1）根據(jù)題意，把空氣液化，然后蒸發(fā)，先蒸發(fā)出來的氣體就是氮氣，根據(jù)是否有新物質(zhì)生成，確定利用的是物理方法還是化學(xué)方法．
（2）將空氣中氧氣除去得到較純凈的氮氣，所選除氧劑要具備以下特征：①本身能夠在空氣中燃燒；②本身的狀態(tài)為非氣體；③生成的物質(zhì)為非氣態(tài)．可以據(jù)此結(jié)合題給的選項進(jìn)行解答；
（三）根據(jù)題給的信息可以寫出該鎂和氮氣反應(yīng)的化學(xué)方程式；
【交流與反思】鎂條不但能夠和氧氣反應(yīng)，而且能夠和氮氣反應(yīng)，可以據(jù)此解答該題．

解答：解：【分析猜想】根據(jù)空氣中各成分可以知道：稀有氣體化學(xué)性質(zhì)很不活潑，幾乎不與其它物質(zhì)反應(yīng)；根據(jù)推測的成分，因此猜想：可能是鎂與N₂或CO₂反應(yīng)生成黑色固體；
【實驗一】（一）（1）把空氣液化，然后蒸發(fā)，先蒸發(fā)出來的氣體就是氮氣，分離過程中沒有新物質(zhì)生成，屬于物理方法；
（2）A、硫在空氣中能夠燃燒生成二氧化硫氣體，雖除去氧氣，而增加了新的氣體二氧化硫，盡管水能吸收二氧化硫，由于二氧化硫的溶解度較小，所以不能被全部吸收，所以不能得到較純凈的氮氣，故錯誤；
B、紅磷燃燒生成了白色固體，所以能夠?qū)⒀鯕獬�去而得到較純凈的氮氣，故正確；
C、木炭在空氣中能夠燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，雖除去氧氣，而增加了新的氣體二氧化碳，盡管水能吸收二氧化碳，由于二氧化碳的溶解度較小，所以不能被全部吸收，所以不能得到較純凈的氮氣，故錯誤；
故選B．
（三）鎂與氮氣在點燃的條件下發(fā)生化合反應(yīng)生成淡黃色的氮化鎂（Mg₃N₂），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂；
【交流與反思】鎂條不但能夠和氧氣反應(yīng)，而且能夠和氮氣反應(yīng)，所以若用鎂條來代替紅磷完成測定空氣中氧氣含量的實驗，則會由于消耗了氮氣而得出錯誤的結(jié)論，故實驗測得氧氣體積與氧氣所占空氣真實比例相比較會偏大．
故答案為：
稀有氣體，CO₂，物理，B，3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂； 偏大

點評：本題難度較大，考查同學(xué)們新信息獲取、處理及靈活運用所學(xué)化學(xué)知識進(jìn)行分析問題、解決問題的能力．