Question

【題目】鎂條在空氣中劇烈燃燒，發出耀眼的白光，生成白色固體，細心的小明同學發現，鎂條燃燒除生成白色固體外，還有少量的淡黃色固體生成，經查閱資料得知:淡黃色固體是由鎂條和空氣中的氮氣化合產生的，寫出該反應的化學方程式__，產生的白色固體比淡黃色固體多的原因是__。他還發現鎂條在空氣中久置表面會變黑，實驗小組同學設計并進行實驗，探究鎂條變黑的條件。

[猜想假設]常溫下，鎂條變黑可能與O2、CO2、水蒸氣有關。

[查閱資料]常溫下，亞硫酸鈉(Na2SO3)可與O2發生化合反應。

[設計實驗]通過控制與鎂條接觸的物質，利用右圖裝置(鎂條長度為3cm，試管容積為20mL) ，分別進行下列5個實驗，并持續觀察20天。

實驗操作	實驗現象
1.先充滿用NaOH濃溶液洗滌過的空氣，再加人2mL濃硫酸	鎂條始終無明顯變化
2.加人NaOH濃溶液	鎂條始終無明顯變化
3.先加人2mL濃硫酸，再通入約4mLCO2	鎂條始終無明顯變化
4.先加入4mL飽和Na2SO3溶液，再充滿CO2	鎂條始終無明顯變化
5.先加入2mL蒸餾水，再通入約4mL CO2	鎂條第3天開始變黑，至第20天全部變黑

[解釋與結論]①實驗1的目的是_；②實驗3中，試管內氣體主要含CO2和__；③得出“鎂條變黑一定與CO2有關”結論，依據的兩個實驗是___(填序號)；④由上述實驗可知，鎂條變黑的條件是__。

[反思與評價]①在猜想假設時，同學們認為鎂條變黑與N2無關，理由是_____；

②實驗1和實驗2中，NaOH濃溶液的作用是__；③欲進一步證明鎂條表面的黑色物質中含有碳酸鹽，你的實驗方案是__。

Answer 1

【答案】 氧氣的化學性質比氮氣活潑 檢驗只用O2是否會使鎂條變黑 O2（N2可不寫） 2和5 鎂條與空氣中的O2、CO2、水蒸氣同時作用 常溫下氮氣的化學性質不活潑，很難與其他物質反應 吸收空氣中的CO2 取適量樣品加入試管中，向試管中加入足量稀鹽酸，并將產生的氣體通入澄清的石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則證明黑色物質中有碳酸鹽。

【解析】

鎂條和空氣中的氮氣反應生成氮化鎂，化學方程式為：；產生的白色固體比淡黃色固體多，說明鎂和氧氣更容易發生反應，氧氣的化學性質比氮氣更活潑；

實驗1：用 NaOH濃溶液洗滌空氣除去二氧化碳，再加人2mL濃硫酸吸收水蒸氣，空氣中只剩氮氣和氧氣，所以實驗1的目的是檢驗鎂條變黑是否與氧氣有關；

實驗2：只加入NaOH濃溶液除去空氣中的二氧化碳，空氣中還剩氮氣、氧氣和水蒸氣，所以實驗2的目的是檢驗鎂條變黑是否與氧氣和水蒸氣有關；

實驗3：先加入2mL濃硫酸吸收水蒸汽，再通入約4mLCO2，空氣中還剩氮氣、氧氣和二氧化碳，所以實驗3的目的是檢驗鎂條變黑是否與氧氣和二氧化碳有關；

實驗4：先加入4mL飽和Na2SO3溶液除去氧氣，再充滿CO2，空氣中還剩氮氣、水蒸氣和二氧化碳，所以實驗4的目的是檢驗鎂條變黑是否與水蒸氣和二氧化碳有關；

實驗5：先加入2mL蒸餾水，再通入約4mL CO2，空氣中還剩氮氣、氧氣、水蒸氣和二氧化碳，所以實驗5的目的是檢驗鎂條變黑是否與氧氣、水蒸氣和二氧化碳有關；

根據控制變量法分析，要得出“鎂條變黑一定與CO2有關”結論，實驗的唯一變量是有無二氧化碳，并且無二氧化碳的實驗鎂條不變黑，有二氧化碳的實驗鎂條變黑，所以符合條件的兩個實驗是實驗2和實驗5。

根據5個實驗的實驗現象可知，鎂條變黑與氧氣、水蒸氣和二氧化碳都有關。

①在猜想假設時，同學們認為鎂條變黑與N2無關，因為常溫下氮氣的化學性質不活潑，很難與其他物質反應；

②實驗1和實驗2中，NaOH濃溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳；

③欲進一步證明鎂條表面的黑色物質中含有碳酸鹽，可以取適量樣品加入試管中，向試管中加入足量稀鹽酸，并將產生的氣體通入澄清的石灰水，若澄清石灰水變渾濁，則證明黑色物質中有碳酸鹽。