Question

11．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)．
（1）空氣成分之一：氮氣稀有氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不與其它物質(zhì)反應(yīng)．
（2）空氣成分之二：氧氣，與鎂反應(yīng)生成的氧化鎂是 白白色固體．
（3）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；再向沸水中滴入無色酚酞試液，呈現(xiàn)紅色．Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑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．
（4）空氣成分之四：氮氣、二氧化碳．猜想：可能是鎂與N₂或CO₂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．這種方法屬于物理物理（選填“物理”或“化學(xué)”）方法．但在實驗室里空氣不易被液化．
（2）如圖是獲取氮氣的方法及裝置，其中得到氮氣較純的是B（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，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．．
【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，生成的黑色固體物質(zhì)是碳．
【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．

Answer 1

分析 【分析猜想】根據(jù)空氣的成分及各成分的化學(xué)性質(zhì)、常見化學(xué)物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)方程式的書寫方法進行分析解答．
【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)．
（三）根據(jù)題意，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可．
【實驗二】CO₂與鎂發(fā)生了置換反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可以確定生成的黑色固體的成分．

解答 解：【分析猜想】空氣成分之一：空氣中的稀有氣體化學(xué)性質(zhì)不活潑，一般不與其它物質(zhì)反應(yīng)．
空氣成分之二：氧化鎂是白色的固體．
空氣成分之三：根據(jù)題意，鎂與沸水反應(yīng)，表面會附有白色固體并產(chǎn)生大量氣泡；再向沸水中滴入無色酚酞試液，呈現(xiàn)紅色，說明有堿性物質(zhì)生成；根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成的氣體為氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑．
【實驗一】（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，分離過程中沒有新物質(zhì)生成，屬于物理方法．
（2）硫磺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，盡管石灰水能吸收二氧化硫，但由于氫氧化鈣的溶解度較小，石灰水中溶解的氫氧化鈣較少，不能全部吸收二氧化硫，不能得到較純凈的氮氣．
紅磷本身是固體，在空氣中燃燒，且生成物五氧化二磷是固體，可以用于除去空氣中的氧氣；且氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳，能得到較純的氮氣．
木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳?xì)怏w或者一氧化碳?xì)怏w甚至是兩者的混合氣體，雖除去氧氣，而增加了新的氣體，不能得到較純凈的氮氣．
（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，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
【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)生了置換反應(yīng)，生成物為氧化鎂和碳，黑色固體物質(zhì)是碳．
【探究結(jié)論】【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．．
故本題答案為：【分析猜想】（1）稀有氣體，（2）白．
【實驗一】（1）物理；（2）B； （三） 3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
【實驗二】碳．
【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．

點評 本題有一定難度，考查同學(xué)們新信息獲取、處理及靈活運用所學(xué)化學(xué)知識進行分析問題、解決問題的能力．