Question

6．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：稀有氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)．
空氣成分之二：氧氣，氧氣與鎂反應(yīng)生成的氧化鎂是白色固體．
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，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．
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)
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，這種方法屬于物理變化，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（裝置中使用的固體藥品均過量），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．CO₂與鎂發(fā)生了置換反應(yīng)，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(jìn)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：本身能夠在空氣中燃燒；本身的狀態(tài)為非氣體；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)；故填：稀有氣體；
【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；故填：物理；
（2）A、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，盡管水能吸收二氧化硫，但不能全部吸收二氧化硫，不能得到較純凈的氮氣；
B、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，能得到較純的氮氣；
C、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；故填：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，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．故填：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．故填：碳．

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．