Question

7．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）小明發現燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量，產生這一現象的原因空氣中的氧氣參與了反應．
（2）于是小明同學按如圖裝置改進了該實驗，驗證了質量守恒定律，卻發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）；③氮化鎂可與水劇烈反應產生氮氣，該氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．
【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．

【反思與交流】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卻遠多于Mg₃N₂，為什么呢？請給出合理的解釋氧氣的化學性質比氮氣更活潑，鎂條更容易與氧氣發生反應．
（3）該興趣小組又做了鎂條與鹽溶液反應的實驗，發現均能產生H₂，實驗現象如下．

實驗序號	實驗1	實驗2	實驗3
與鎂條反應的溶液	NH4Cl	NaCl	Na2SO4	H2O
實驗現象	有大量氣泡產生	有較多氣泡產生	有少量氣泡產生	氣泡較少
加熱后，實驗現象	氣泡明顯增多可聞到氮味	氣泡增多	氣泡增多	氣泡增多

上表中，用水進行實驗的目的是對照試驗．
根據上表中的實驗現象，請寫出兩條結論，并分析可能的原因（不分析原因，不得分）：①鹽可以做鎂與水反應的催化劑，因為鹽能加快產生氣體的速率；②溫度改變反應速率，因為升高溫度可以加快產生氣體的速率．

Answer 1

分析 （1）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．
（2）根據氮氣的化學性質及氮化鎂的化學性質分析解答
（2）根據表格中實驗的現象來分析解答．

解答 解：（1）所有的化學變化都遵循質量守恒定律，鎂燃燒是鎂與空氣中氧氣等物質的反應，所以產物的質量大于反應物鎂條的質量；
（2）根據題干信息，可將生成的固體物質放入水中，檢驗是否產生氨氣來進行判斷；具體實驗操作：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；若看到紅色的石蕊試紙變成藍色，說明黃色固體為氮化鎂；
【反思與交流】：氧氣的化學性質比氮氣更活潑，鎂條更容易與氧氣發生反應；
（4）用水進行實驗的目的是與鹽溶液和鎂條反應進行對比，進一步證明鹽能促進水與鎂條反應產生氫氣，可做反應的催化劑；根據實驗現象進行分析即可．
①鹽可以做鎂與水反應的催化劑，因為鹽能加快產生氣體的速率；②溫度改變反應速率，因為升高溫度可以加快產生氣體的速率；③升高溫度能使反應更復雜，因為升高溫度使鎂與水反應的生成物在與鹽反應生成氨氣（NH₃）．
故答案為：
（1）空氣中的氧氣參與了反應；
（2）實驗探究：

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．

【反思與交流】：氧氣的化學性質比氮氣更活潑，鎂條更容易與氧氣發生反應．
（3）對照試驗；
①鹽可以做鎂與水反應的催化劑，因為鹽能加快產生氣體的速率；②溫度改變反應速率，因為升高溫度可以加快產生氣體的速率；

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，還能結合反應物、生成物和反應條件正確書寫方程式．