Question

某校化學興趣小組同學做鎂帶在空氣中燃燒的實驗時，發現白色生成物中混有少量淡黃色固體．針對這一現象，他們開展了如下實驗探究．請仔細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生的淡黃色固體是鎂與空氣中什么物質反應產生的？
分析猜想：分析空氣中各種成分，尋找猜想依據．
干燥空氣中各組分氣體的體積分數大約是：氮氣

78

%，氧氣

21

%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體和雜質0.03%
已學知識：氧氣與鎂反應生成的氧化鎂是白色固體．
查閱資料：稀有氣體化學性質穩定，一般不與其它物質反應．
猜想1：可能是鎂與氮氣反應生成淡黃色固體．
猜想2：可能是鎂與二氧化碳反應生成淡黃色固體．
猜想3：可能是鎂與

水蒸氣

生成淡黃色固體．
實驗一：鎂帶與氮氣的反應
（一）獲取氮氣
（1）把空氣除塵凈化，除去二氧化碳和水蒸氣，液化后再蒸發，先蒸發出來的氣體就是氮氣．這種方法屬于

物理

（選填“物理”或“化學”）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．用燃燒法除去空氣（已除去二氧化碳、水蒸氣和雜質）中的氧氣從而得到較純凈的氮氣，燃燒匙內選用的物質最好是

C

．
A．木炭       B．蠟燭C．紅磷  D．鐵絲
（二）燃燒鎂帶，觀察現象
將鎂帶打磨光亮，點燃，伸入盛氮氣的集氣瓶中，瓶內壁附著一層淡黃色的固體．
（三）實驗結論：鎂與氮氣在點燃的條件下發生化合反應生成淡黃色的氮化鎂（Mg₃N₂）．
該反應的化學方程式是

3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂

．
實驗二：將燃著的鎂帶伸入盛二氧化碳的集氣瓶中，鎂帶劇烈燃燒，瓶內出現白色固體和黑色固體．生成的黑色固體物質的化學式是

C

．
實驗結論：鎂在空氣中燃燒產生的淡黃色固體是鎂與空氣中的

氮氣

反應產生的．
反思與評價：通過上述的實驗及所學知識，你對燃燒的條件有什么新的認識？

物質的燃燒不一定有氧氣參與

．
拓展與遷移：

不能

（填“能”或“不能”）用鎂條代替紅磷完成測定空氣中氧氣含量的實驗，理由是

鎂條不但能夠和氧氣反應，而且能夠和氮氣反應，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論

．

Answer 1

分析：分析猜想：根據空氣中各氣體的體積分數進行解答；
猜想3：根據空氣中的成分來作出猜想；
實驗一：（一）（1）根據題意，把空氣液化，然后蒸發，先蒸發出來的氣體就是氮氣，根據是否有新物質生成，確定利用的是物理方法還是化學方法．
（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本身的狀態為非氣體；③生成的物質為非氣態．可以據此結合題給的選項進行解答；
（三）根據題給的信息可以寫出該鎂和氮氣反應的化學方程式；
實驗二：CO₂與鎂發生了置換反應，根據質量守恒定律，可以確定生成的黑色固體的成分．
實驗結論：綜合上述實驗可以知道，反應中產生的黃色固體為鎂條和氮氣反應生成的；
反思與評價：根據上述實驗可以知道，物質的燃燒不一定有氧氣參與，可以據此解答該題；
拓展與遷移：鎂條不但能夠和氧氣反應，而且能夠和氮氣反應，可以據此解答該題．

解答：解：分析猜想：根據空氣中各氣體的體積分數可以知道，氮氣占空氣總體積的78%，氧氣占空氣總體積的21%；
猜想3：根據空氣中的成分可以知道，在空氣中含有水蒸氣，所以該淡黃色固體可能是鎂和水蒸氣反應生成的；
實驗一：（一）（1）把空氣液化，然后蒸發，先蒸發出來的氣體就是氮氣，分離過程中沒有新物質生成，屬于物理方法；
（2）A、木炭在空氣中能夠燃燒生成二氧化碳氣體，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硫，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A錯誤；
B、蠟燭燃燒產生了二氧化碳和水，所以不能得到純凈的氮氣，故B錯誤；
C、紅磷燃燒生成了白色固體，所以能夠將氧氣除去而得到較純凈的氮氣，故C正確；
D、鐵絲只能在純氧中燃燒而不能在空氣中燃燒，所以不能除去氧氣，故D錯誤；
故選C．
（三）鎂與氮氣在點燃的條件下發生化合反應生成淡黃色的氮化鎂（Mg₃N₂），該反應的化學方程式為：3Mg+N₂

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，瓶內出現白色固體和黑色固體．CO₂與鎂發生了置換反應，生成物為氧化鎂和碳，黑色固體物質是碳．．
實驗結論：綜合上述實驗可以知道，反應中產生的黃色固體為鎂條和氮氣反應生成的；
反思與評價：根據上述實驗可以知道，物質的燃燒不一定有氧氣參與；
拓展與遷移：鎂條不但能夠和氧氣反應，而且能夠和氮氣反應，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論．
故答案為：分析猜想：78；21；
猜想3：水蒸氣；
實驗一：（一）（1）物理；
（2）C．
（三）3Mg+N₂

點燃  .

Mg₃N₂；
實驗二：C．
實驗結論：氮氣；
反思與評價：物質的燃燒不一定有氧氣參與；
拓展與遷移：不能；鎂條不但能夠和氧氣反應，而且能夠和氮氣反應，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論．

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