Question

某學習小組做鎂帶在空氣中燃燒實驗時，發現生成物中有黑色固體．針對這一現象，他們開展了如下探究活動．請仔細閱讀并完成下列探究報告．
【探究目的】探究鎂在空氣中燃燒產生的黑色固體是鎂與空氣中什么物質反應產生的．
【分析猜想】分析空氣中各種成分，尋找猜想依據．
空氣成分之一：______，化學性質穩定，一般不與其它物質反應．
空氣成分之二：氧氣，與鎂反應生成的氧化鎂是______色固體．
空氣成分之三：水蒸氣，打磨光亮的鎂帶放入沸水中，表面會附有白色固體并產生大量氣泡；再向沸水中滴入無色酚酞試液，呈現紅色．則鎂在沸水中反應的化學方程式為：______． 如果將鎂帶放到水蒸氣中，也會發生上述反應，但產生的不是黑色固體．
空氣成分之四：氮氣、二氧化碳．猜想：可能是鎂與N₂或CO₂反應生成黑色固體．
【實驗一】鎂帶與氮氣的反應
（一）獲取氮氣
（1）把空氣液化，然后蒸發，先蒸發出來的氣體就是氮氣．這種方法屬于______ （選填“物理”或“化學”）方法．但在實驗室里空氣不易被液化．
（2）以下是獲取氮氣的方法及裝置，其中得到氮氣較純的是______．（填字母）

（二）燃燒鎂帶，觀察現象
將鎂帶打磨光亮，點燃，伸入盛N₂的集氣瓶中，瓶內壁附著一層淡黃色的固體．
（三）實驗結論：鎂與氮氣在點燃的條件下發生化合反應生成淡黃色的氮化鎂．該反應
的化學方程式是______ Mg₃N₂

Answer 1

【答案】分析：【分析猜想】根據空氣的成分及各成分的化學性質、常見化學物質的物理性質、化學方程式的書寫方法進行分析解答．
【實驗一】（一）（1）根據題意，把空氣液化，然后蒸發，先蒸發出來的氣體就是氮氣，根據是否有新物質生成，確定利用的是物理方法還是化學方法．
（2）將空氣中氧氣除去得到較純凈的氮氣，所選除氧劑要具備以下特征：（1）本身能夠在空氣中燃燒；（2）本身的狀態為非氣體；（3）生成的物質為非氣態．
（三）根據題意，寫出反應的化學方程式即可．
【實驗二】CO₂與鎂發生了置換反應，根據質量守恒定律，可以確定生成的黑色固體的成分．
解答：解：【分析猜想】空氣成分之一：空氣中的氮氣化學性質不活潑，一般不與其它物質反應．
空氣成分之二：氧化鎂是白色的固體．
空氣成分之三：根據題意，鎂與沸水反應，表面會附有白色固體并產生大量氣泡；再向沸水中滴入無色酚酞試液，呈現紅色，說明有堿性物質生成；根據質量守恒定律，生成的氣體為氫氣，反應的化學方程式為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑．
【實驗一】（一）獲取氮氣：（1）把空氣液化，然后蒸發，先蒸發出來的氣體就是氮氣，分離過程中沒有新物質生成，屬于物理方法．
（2）硫磺在空氣中能夠燃燒生成二氧化硫氣體，雖除去氧氣，而增加了新的氣體二氧化硫，盡管石灰水能吸收二氧化硫，但由于氫氧化鈣的溶解度較小，石灰水中溶解的氫氧化鈣較少，不能全部吸收二氧化硫，不能得到較純凈的氮氣．
紅磷本身是固體，在空氣中燃燒，且生成物五氧化二磷是固體，可以用于除去空氣中的氧氣；且氫氧化鈉溶液能吸收空氣中的二氧化碳，能得到較純的氮氣．
木炭在空氣中燃燒生成二氧化碳氣體或者一氧化碳氣體甚至是兩者的混合氣體，雖除去氧氣，而增加了新的氣體，不能得到較純凈的氮氣．
（三）鎂與氮氣在點燃的條件下發生化合反應生成淡黃色的氮化鎂，反應的化學方程式為：3Mg+N₂Mg₃N₂．
【實驗二】將燃著的鎂帶伸入盛CO₂的集氣瓶中，鎂帶劇烈燃燒，瓶內出現白色固體和黑色固體．CO₂與鎂發生了置換反應，生成物為氧化鎂和碳，黑色固體物質是碳．
答案為：氮氣；白；Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑；物理；B；3Mg+N₂Mg₃N₂；碳．
點評：本題難度較大，考查同學們新信息獲取、處理及靈活運用所學化學知識進行分析問題、解決問題的能力．