Question

2．實驗課上，為檢驗鎂條能否在N₂中燃燒，興趣小組展開如下探究：
【查閱資料】氮化鎂（Mg₃N₂）是一種淡黃色固體，能和水反應，生成Mg（OH）₂和NH₃；
【實驗步驟】

①將足量白磷在空氣中點燃后，迅速伸入鐘罩內(nèi)，塞緊橡皮塞（圖1）；
②待鐘罩內(nèi)水面不再變化時，向水槽中加水，使水槽中液面與鐘罩內(nèi)液面相平；
③打開橡皮塞，將燃著的螺旋狀鎂條迅速伸入鐘罩內(nèi)，塞緊橡皮塞（圖2）；
④待鐘罩內(nèi)水面不再變化時，觀察鐘罩內(nèi)壁及表面皿中固體顏色，取少量固體加入水中．
【分析】
（1）步驟①中足量白磷在鐘罩內(nèi)燃燒的目的是除去鐘罩內(nèi)空氣中的氧氣，以便鎂條在氮氣中燃燒；反應的化學方程式為4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）步驟②中加水的目的是使鐘罩內(nèi)外氣壓一致，防止空氣進入鐘罩，影響后續(xù)（步驟③）實驗，造成偏差；
（3）步驟③中鎂條繞城螺旋狀的目的是增大接觸面積、積聚熱量；鎂條劇烈燃燒，反應的化學方程式為3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（4）步驟④中鐘罩內(nèi)壁及表面皿中出現(xiàn)淡黃色固體．加入水中，產(chǎn)生白色渾濁及能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍色的氣體，反應的化學方程式為Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
【結(jié)論】鎂能在N₂中燃燒，并生成Mg₃N₂．
（5）請你判斷：2.40g鎂條在某充滿空氣的密閉容器中完全燃燒，所得固體質(zhì)量可能為CD；
[相對分子質(zhì)量--Mr（MgO）：40、Mr（Mg₃N₂）：100]
A．3.33g       B．4.00g       C．3.93g       D．3.96g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗目的探究鎂條能否與氮氣反應分析白磷燃燒的目的
（2）根據(jù)減小實驗誤差分析
（3）根據(jù)繞成螺旋狀與不繞成螺旋狀受熱面積不同分析
（4）根據(jù)題中信息寫出化學方程式
（5）極端假設全部生成氧化鎂或氮化鎂，分別求出其質(zhì)量．

解答 解：（1）要驗證鎂條在氮氣中能否燃燒，需將空氣中的氧氣除去，因此步驟①中足量白磷在鐘罩內(nèi)燃燒的目的是 除去鐘罩內(nèi)空氣中的氧氣，以便鎂條在氮氣中燃燒；
（2）步驟①結(jié)束后鐘罩內(nèi)水面上升，此時鐘罩內(nèi)氣壓小于外界氣壓，向鐘罩內(nèi)加水是為了 使鐘罩內(nèi)外氣壓一致，防止空氣進入鐘罩，影響后續(xù)（步驟③）實驗，造成偏；
（3）步驟③中鎂條繞城螺旋狀的目的是 增大受熱面積；鎂條劇烈燃燒生成氮化鎂，反應的化學方程式為  3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂；
（4）步驟④中鐘罩內(nèi)壁及表面皿中出現(xiàn)淡黃色固體．此固體為氮化鎂（Mg₃N₂），能和水反應，生成Mg（OH）₂和NH₃，因此加入水中，產(chǎn)生白色沉淀氫氧化鎂及能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變 藍色的氣體氨氣，反應的化學方程式為 Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（5）設2.4g鎂全部與氧氣反應，則生成氧化鎂的質(zhì)量為$\frac{2.4g}{\frac{24}{40}}$=4g   設2.4g鎂全部與氮氣反應生成氮化鎂，則生成的氮化鎂的質(zhì)量為$\frac{2.4g}{\frac{24×3}{24×3+14×2}}$=3.33g
因此2.4g鎂燃燒生成的固體質(zhì)量應大于3.33g小于4g，故選CD
故答案為：（1）除去鐘罩內(nèi)空氣中的氧氣，以便鎂條在氮氣中燃燒；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）使鐘罩內(nèi)外氣壓一致，防止空氣進入鐘罩，影響后續(xù)（步驟③）實驗，造成偏差
（3）增大接觸面積、積聚熱量； 3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂
（4）Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
（5）CD．

點評 本題主要考查學生獲取信息并運用信息的能力，解答本題的關鍵是要充分理解鎂的性質(zhì)，只有這樣才能對問題做出正確的判斷．