Question

14．某興趣小組為驗證質(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO．
（2）小明發(fā)現(xiàn)燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量大于反應(yīng)物鎂條的質(zhì)量，認為這個反應(yīng)不遵循質(zhì)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(yīng)．
（3）小紅按圖1裝置改進實驗，驗證了質(zhì)量守恒定律，卻發(fā)現(xiàn)產(chǎn)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(yīng)生成黃色的氮化鎂（Mg₃N₂）固體；
③氮化鎂可與水劇烈反應(yīng)產(chǎn)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(shè)計實驗，驗證猜想

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)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(chǎn)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(shè)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(nèi)水面上升的體積約占瓶內(nèi)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(nèi)外水面相平；點燃鎂條，迅速更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶內(nèi)繼續(xù)燃燒，放出熱量；待冷卻后廣口瓶內(nèi)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(xué)方程式4P+5O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
B．在步驟③“待冷卻后廣口瓶內(nèi)水位繼續(xù)上升”是由于瓶內(nèi)氣壓小于（選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓
C．寫出鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學(xué)方程式3Mg+N₂$\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(zhì)量卻大于Mg₃N₂．請給出合理的解釋O₂比N₂化學(xué)性質(zhì)活潑．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鎂條在空氣中燃燒的化學(xué)方程式進行分析．
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)前各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成各物質(zhì)的質(zhì)量總和．
（4）根據(jù)實驗?zāi)康目梢灾�道是驗證氮氣可以和鎂反應(yīng)的，所以要排除氧氣干擾實驗現(xiàn)象，據(jù)此可以完成該題的解答并寫出反應(yīng)的方程式；
廣口瓶中的水位上升，說明瓶內(nèi)外產(chǎn)生了壓強差，可以據(jù)此答題；根據(jù)實驗結(jié)論可以寫出化學(xué)方程式．
（5）根據(jù)氮氣的化學(xué)性質(zhì)進行分析．

解答 解：（1）在點燃的條件下，鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂；
（2）所有的化學(xué)變化都遵循質(zhì)量守恒定律；
（3）根據(jù)題干信息，將生成的固體物質(zhì)放入水中，檢驗是否產(chǎn)生氨氣；氧氣具有助燃性，更容易與鎂條發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；實驗操作：將鎂條燃燒的產(chǎn)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(xiàn)象；實驗現(xiàn)象及結(jié)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(nèi)水面上升的體積約占瓶內(nèi)水面原上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
氧氣可以和鎂反應(yīng)，所以要能夠準確的判斷出鎂確實與氮氣發(fā)生了反應(yīng)，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(yīng)的方程式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
廣口瓶中的水位上升，說明瓶內(nèi)的壓強小于外界大氣壓，由于氧氣已被消耗掉，所以同時也說明了鎂和氮氣發(fā)生了反應(yīng)；
鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學(xué)方程為：3Mg+N₂$\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(yīng)．
（3）

實驗操作[來源	實驗現(xiàn)象及結(jié)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(chǎn)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(xué)性質(zhì)活潑（合理即得分）

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