Question

17．用久置的鎂條做實驗時，需要用砂紙把表面的灰黑色打磨掉，直到露出光亮的銀白色．實驗小組同學對鎂條表面“灰黑色外衣”的成分進行如下探究．
【提出問題】鎂條表面“灰黑色外衣”的成分是什么？
【猜想與假設】
Ⅰ．是鎂與空氣中的氧氣反應生成的氧化鎂．
Ⅱ．是鎂與空氣中的二氧化碳反應生成的黑色碳單質．
Ⅲ．根據銅銹的成分是堿式碳酸銅，推測鎂條表面的“灰黑色外衣”是鎂在潮濕的空氣中生銹得到的堿式碳酸鎂．
同學們經討論，從顏色上否定了只含有氧化鎂，因為氧化鎂是白色的．
【查閱資料】
①堿式碳酸鎂的性質有：受熱可分解；常溫下能與稀硫酸反應．
②白色的硫酸銅粉末遇水能變為藍色．
③碳不與稀硫酸反應，但與濃硫酸在加熱條件下能反應并生成CO₂、SO₂和H₂O．
同學們認為碳與濃硫酸反應生成三種產物的共同點是都屬于氧化物（答出一點即可）．
【進行實驗】
（1）同學們用久置的鎂粉進行了如下實驗．

實驗 裝置
實驗 現象	①無水硫酸銅粉末逐漸由白色變為藍色 ②澄清石灰水變渾濁
結論	久置的鎂粉中除鎂元素外，還含有的元素是C、H、O 久置的鎂粉中含有堿式碳酸鎂

（2）同學們發現，經加熱一段時間后，試管中鎂粉？會突然“噗”地燃燒起來，出現紅熱，很快停止，并有黑色固體粘附在試管壁上．于是將試管取下，冷卻后加入足量稀硫酸，大部分固體溶解，并有氣泡出現，但黑色固體沒有消失．請寫出有氣體生成的一個反應化學方程式Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑．
（3）將實驗（2）試管中的混合物進行過濾（填操作名稱），除去其中溶液，向黑色固體中加入濃硫酸，加熱．黑色固體全部溶解，得澄清溶液并伴有刺激性氣味的氣體產生．則黑色固體為碳．
【實驗結論】
綜合上述實驗現象，實驗小組認為鎂條表面“灰黑色外衣”中含有碳和堿式碳酸鎂．
【反思與評價】
有的同學提出，實驗（2）不足以證明鎂條表面“灰黑色外衣”中含有碳，他的理由是久置的鎂條是放置在常溫下的空氣環境中，實驗（2）是將鎂粉在加熱且有二氧化碳生成的環境中．

Answer 1

分析 【猜想與假設】
氧化鎂是白色的粉末；
【查閱資料】根據氧化物的概念分析；
【進行實驗】（1）根據實驗現象分析；無水CuSO₄變成藍色，說明有水生成，澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成；利用質量守恒定律來分析；
（2）①鎂與稀硫酸反應生成硫酸鎂和氫氣；
②分離難溶性固體與液體可用過濾操作；
【反思與評價】根據鎂條所處的環境來分析．

解答 解：【猜想與假設】氧化鎂是白色的粉末，所以鎂條表面的“灰黑色外衣”不可能是氧化鎂；故填：白色的；
【查閱資料】CO₂、SO₂和H₂O都由兩種元素組成，且其中都有氧元素，所以它們都屬于氧化物；故填：都屬于氧化物；
【進行實驗】（1）根據題目可知，無水CuSO₄變成藍色，說明有水生成，澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成，由質量守恒定律可知久置的鎂粉中除鎂元素外，還含有的元素是C、H、O；由資料可知，久置的鎂粉中含有堿式碳酸鎂；故填：C、H、O；堿式碳酸鎂；
（2）①鎂與稀硫酸反應生成硫酸鎂和氫氣；故填：Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
②分離難溶性固體與液體可用過濾操作；根據資料③可知：則黑色固體為碳；故填：過濾；碳；
【反思與評價】實驗（2）不足以證明鎂條表面“灰黑色外衣”中含有碳，因為久置的鎂條是放置在常溫下的空氣環境中，實驗（2）是將鎂粉在加熱且有二氧化碳生成的環境中；故填：久置的鎂條是放置在常溫下的空氣環境中，實驗（2）是將鎂粉在加熱且有二氧化碳生成的環境中．

點評 本題通過提出問題、做出猜想、設計實驗方案、進行實驗等環節，體現了科學探究的一般過程．要求學生對知識掌握程度較高，是一道綜合性較強的題目的難題．