Question

14．某興趣小組為驗證質量守恒定律，做了鎂條在空氣中燃燒的實驗．
（1）請寫出鎂條與氧氣反應的化學方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO．
（2）小明發(fā)現燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量，認為這個反應不遵循質量守恒定律．我不同意（“同意”或“不同意”）小明的觀點，因為因為鎂燃燒是鎂與空氣中氧氣等的反應．
（3）小紅按圖1裝置改進實驗，驗證了質量守恒定律，卻發(fā)現產物中還有少量黃色固體．
提出問題：黃色固體是什么呢？
查閱資料：①氧化鎂為白色固體；
②鎂能與氮氣劇烈反應生成黃色的氮化鎂（Mg₃N₂）固體；
③氮化鎂可與水劇烈反應產生氨氣，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍．
做出猜想：黃色固體是Mg₃N₂
實驗探究：請設計實驗，驗證猜想

實驗操作	實驗現象及結論
取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口	試管中有氣體產生，濕潤的紅色石蕊試紙變藍．證明猜想正確

（4）為了證明鎂可在氮氣中燃燒生成氮化鎂，小紅又設計了如下方案進行驗證．
步驟①：用盛水的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、橡皮塞等裝配成如圖2所示的裝置；另準備一只有一根銅絲穿過的橡皮塞，銅絲末端固定一根鎂條．
步驟②：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞；待充分冷卻，觀察
到廣口瓶內水面上升的體積約占瓶內水面原上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
步驟③：往水槽中加水使廣口瓶內外水面相平；點燃鎂條，迅速更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶內繼續(xù)燃燒，放出熱量；待冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升．
A．步驟②的目的是除盡空氣中的氧氣．寫出紅磷在氧氣中燃燒的化學方程式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
B．在步驟③“待冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升”是由于瓶內氣壓小于（選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓
C．寫出鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂
反思與交流：
（5）空氣中N₂的含量遠大于O₂的含量，而鎂條在空氣中燃燒生成的MgO的質量卻大于Mg₃N₂．請給出合理的解釋O₂比N₂化學性質活潑．

Answer 1

分析 （1）根據鎂條在空氣中燃燒的化學方程式進行分析．
（2）根據質量守恒定律，在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和．
（4）根據實驗目的可以知道是驗證氮氣可以和鎂反應的，所以要排除氧氣干擾實驗現象，據此可以完成該題的解答并寫出反應的方程式；
廣口瓶中的水位上升，說明瓶內外產生了壓強差，可以據此答題；根據實驗結論可以寫出化學方程式．
（5）根據氮氣的化學性質進行分析．

解答 解：（1）在點燃的條件下，鎂與氧氣反應生成氧化鎂；
（2）所有的化學變化都遵循質量守恒定律；
（3）根據題干信息，將生成的固體物質放入水中，檢驗是否產生氨氣；氧氣具有助燃性，更容易與鎂條發(fā)生化學反應；實驗操作：將鎂條燃燒的產物放在一只試管中，加入少量的蒸餾水，然后將一濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察現象；實驗現象及結論：看到紅色的石蕊試紙變成藍色，說明黃色固體為氮化鎂；
（4）氧氣約占空氣體積的五分之一，所以廣口瓶內水面上升的體積約占瓶內水面原上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
氧氣可以和鎂反應，所以要能夠準確的判斷出鎂確實與氮氣發(fā)生了反應，必須先排除氧氣的干擾；磷和氧氣點燃生成五氧化二磷，反應的方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
廣口瓶中的水位上升，說明瓶內的壓強小于外界大氣壓，由于氧氣已被消耗掉，所以同時也說明了鎂和氮氣發(fā)生了反應；
鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學方程為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
故答案為：（1）2Mg+O₂  $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO
（2）不同意  因為鎂燃燒是鎂與空氣中氧氣等的反應．
（3）

實驗操作[來源	實驗現象及結論
取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口	試管中有氣體產生，濕潤的紅色石蕊試紙變藍．證明猜想正確．

（4）$\frac{1}{5}$；除盡空氣中的氧氣；4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
 小于；  3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂
（5）O₂比N₂化學性質活潑（合理即得分）

點評 在應用質量守恒定律時，一定要分清反應物和生成物，不能忽略氣體物質的質量．驗證質量守恒定律，條件的控制是關鍵，一般用密閉容器進行實驗，稱量前后容器的質量變化．