Question

4．鎂帶在空氣中充分燃燒后，會產(chǎn)生一些灰白色固體（以下簡稱A樣品）．為了弄清A樣品的成分，小明、小亮、小紅三位同學(xué)分別進(jìn)行了如下實驗探究：

【實驗與探究】
小明：（見圖1）用分析天平稱取三份經(jīng)砂紙打磨的鎂帶，分別在空氣中充分燃燒，待燃燒產(chǎn)物冷卻后，稱重．相關(guān)數(shù)據(jù)見下表

	反應(yīng)前鎂帶的質(zhì)量	反應(yīng)的固體產(chǎn)物的質(zhì)量
第一次	2.4046g	3.8854g
第二次	2.4024g	3.8839g
第三次	2.4063g	3.8857g

分析：2.4024g Mg在足量純氧中燃燒，理論上應(yīng)生成4.004g MgO．結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推斷A樣品中，除MgO外存在（填“存在”或“不存在”）其他物質(zhì)．
小亮：（見圖2）取少量A樣品于試管中，加少量水，出現(xiàn)白色沉淀，微熱，發(fā)現(xiàn)有使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體生成，則此氣體是NH₃ （填化學(xué)式）繼續(xù)加足量水，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)試管中除白色沉淀外，還有極少量的黑色不溶物．結(jié)合空氣組成，小亮推測A樣品應(yīng)有MgO、Mg₃N₂ 、C（填化學(xué)式）三種物質(zhì)．
小紅：（見圖3）先用足量的紅磷做燃燒實驗，冷卻后，打開止水閥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燒杯中的水倒流入廣口瓶中，倒流入的水的體積與廣口瓶容積之比約為$\frac{1}{5}$，此時瓶中剩余氣體的主要成分為N₂（填化學(xué)式）；關(guān)閉止水閥，取出連帶橡皮塞的燃燒匙，迅速塞上備用橡皮塞，向燃燒匙中加入鎂帶并引燃，取下備用橡皮塞，將燃燒匙迅速插入瓶中，并將橡皮塞塞緊，發(fā)現(xiàn)鎂帶繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，冷卻后，打開止水閥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燒杯中的水依然倒流入廣口瓶中．小紅的結(jié)論是鎂帶能在氮氣中燃燒．
【交流與思考】
（1）小明的探究實驗中，假如鎂帶未用砂紙打磨，則會不會給他的分析結(jié)果帶來影響？請簡述理由．
（2）綜合上述探究，嘗試寫出鎂條在空氣中燃燒的有關(guān)化學(xué)方程式．
（3）若m克鎂在空氣中完全燃燒，共得到n克固體，則消耗O₂的質(zhì)量為（n-m）克．（計算時空氣中的二氧化碳忽略不計）

Answer 1

分析 根據(jù)化學(xué)方程式的計算，由一種反應(yīng)物，可以求生成物的質(zhì)量；根據(jù)空氣的成分一般是固定的．它的成分按體積分：N₂占78%，O₂占21%，二氧化碳占0.03%，稀有氣體占0.94%，其他氣體和雜質(zhì)占0.03%．進(jìn)行分析解答本題．

解答 解：小明：設(shè) 2.4024 g Mg在足量純氧中燃燒，理論上應(yīng)生成MgO的質(zhì)量是 x
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO
48            80
2.4024g      x      
$\frac{48}{2.4024g}$=$\frac{80}{x}$
解得：x=4.004g
結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可推斷所得固體中，除MgO外還有即存在其他物質(zhì)；
小亮：取樣品于試管中，加少量水，出現(xiàn)白色沉淀，微熱，發(fā)現(xiàn)有使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體生成，證明該氣體為堿性氣體，就說明是氨氣，根據(jù)空氣的成分一般是固定的，氨氣是由鎂和空氣中氮氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物是氮化鎂，也可推測極少量的黑色不溶物可能是碳．所以，A樣品應(yīng)有MgO、Mg₃N₂、C 三種物質(zhì)；
小紅：先用足量的紅磷與集氣瓶中氧氣完全燃燒，根據(jù)空氣的組成氮氣約占體積的 $\frac{4}{5}$，氧氣約占體積的 $\frac{1}{5}$．冷卻后，倒流人的水的體積與廣口瓶容積之比約1：5；則瓶中剩余氣體的主要成分為氮氣；發(fā)現(xiàn)鎂帶在剩余的氣體中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，冷卻后，打開止水閥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)燒杯中的水依然倒流人廣口瓶中，由此推測小紅的結(jié)論是鎂帶能在氮氣中燃燒；
【交流與思考】
（1）假如鎂帶未用砂紙打磨，則會給他的分析結(jié)果帶來影響，因為鎂與空氣中的氧氣反應(yīng)生成了氧化鎂覆蓋在鎂的表面上，使分析結(jié)果偏�。�
（2）點燃鎂時，鎂與空氣中的氧氣、二氧化碳、氮氣發(fā)生了反應(yīng)，所以，反應(yīng)的反應(yīng)有2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）若m克鎂在空氣中完全燃燒，共得到n克固體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，氧氣質(zhì)的量=（n-m）g．
故答案為：小明：4.004；存在；小亮：NH₃；Mg₃N₂ C；小紅：$\frac{1}{5}$，N₂，鎂帶能在氮氣中燃燒；
【交流與思考】（1）會，因為鎂與空氣中的氧氣反應(yīng)生成了氧化鎂覆蓋在鎂的表面上，使分析結(jié)果偏小；
（2）2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）（n-m）．

點評 本題考查學(xué)生對空氣的組成成分的掌握，并應(yīng)用到實際的解題當(dāng)中．