Question

已知鎂能在二氧化碳氣體中燃燒生產氧化鐵和碳，現(xiàn)取a g鎂條，使bL（標準狀況下）CO₂和O₂混合氣體的，密閉容器中燃燒．
（1）在密閉容器中可能發(fā)生的反應的化學方程式為

 

（2）若反應后容器內CO₂有剩余，則容器內的固體物質中一定含有

 

（3）若反應后容器中O₂有剩余，則容器內固體物質的質量為

 

，CO₂和O₂的混合氣體中，氧氣的體積V（O₂）（標準狀況）必須滿足的條件是

 

（4）若反應后容器內無氣體剩余，則容器內固體物質的質量m的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：金屬的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據化學反應方程式的計算

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）鎂在燃燒時先和氧氣反應生成氧化鎂，當氧氣完全反應后，鎂再和二氧化碳反應生成氧化鎂，正確書寫化學方程式；
（2）若反應后容器內CO₂有剩余，推測產物；
（3）若氧氣有剩余，則鎂只和氧氣反應生成氧化鎂，根據原子守恒計算；采用極限的方法計算；
（4）若容器中無氣體剩余，殘留固體中含有鎂，假設氣體全部為氧氣或二氧化碳，然后采用極限的方法解答；
若容器中無氣體剩余，殘留固體中沒有鎂剩余，說明二者完全反應．

解答：解：
（1）根據“鎂能在二氧化碳氣體中燃燒生產氧化鐵和碳”，可知反應物、生成物、反應條件，故化學方程式為2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C；
（2）鎂先和氧氣反應生成氧化鎂，當氧氣完全反應后，鎂再和二氧化碳反應生成氧化鎂，若容器中剩余二氧化碳，二氧化碳可能參加反應也可能不參加反應，所以殘留固體物質一定含有氧化鎂，可能含有碳；
（3）鎂的物質的量=

ag

24g/mol

=

a

24

mol，若氧氣有剩余，則鎂只和氧氣反應生成氧化鎂，根據原子守恒得n（Mg）=n（MgO），所以氧化鎂的質量=

a

24

mol×40g/mol=

5a

3

g；
氧氣有剩余，氧氣的最小體積為大于和鎂完全反應的體積，而小于氣體總體積，2Mg+O₂

點燃  .

2MgO，根據鎂和氧氣的關系式得當鎂和氧氣恰好反應時需要氣體氧氣物質的量=

a

24

×

1

2

=

a

48

mol，則需要氧氣體積=

a

48

mol×22.4L/mol=

7a

15

L，所以氧氣的體積為b＞V（O₂）＞

7a

15

L，
（4）若容器中無氣體剩余，殘留固體中含有鎂，說明鎂不足量，假設氣體全部是氧氣，氧氣完全反應時固體質量增加的質量=

b

22.4

mol×32g/mol=

32b

22.4

g，則固體質量為（a+

32b

22.4

）g；
假設氣體全部是二氧化碳，根據2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C知，固體增加的質量為二氧化碳的質量，所以固體增加的質量=

b

22.4

mol×44g/mol=

44b

22.4

g，所以固體質量為（a+

44b

22.4

）g，
則容器內固體質量為（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；
假設鎂和氧氣恰好反應，固體的質量為氧化鎂的質量=

5a

3

，
假設鎂和二氧化碳恰好反應，固體的質量為鎂和二氧化碳的質量=a+

ag

a+ 24g/mol 2

×1×44g/mol=

23a

12

g，
實際上固體質量介于二者之間，為

5a

3

g＜m＜

23a

12

g，
故答案為：
（1）2Mg+CO₂

點燃  .

2MgO+C
（2）氧化鎂，可能含有碳
（3）

5a

3

g，b＞V（O₂）＞

7a

15

L
（4）（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；
或

5a

3

g＜m＜

23a

12

g，．

點評：本題以鎂為載體考查了物質的量的有關計算，根據鎂和氧氣、二氧化碳之間的反應結合極限法來分析解答，明確鎂和氧氣、二氧化碳混合氣體反應的先后順序是解本題關鍵，題目難度較大．