Question

20．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）請寫出鎂條與氧氣反應的化學方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO．
（2）小明發現燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量，認為這個反應不遵循質量守恒定律．我不同意（“同意”或“不同意”）小明的觀點，因為因為鎂和氧氣的總質量等于氧化鎂的質量，因此燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量．
（3）小紅按圖1裝置改進實驗，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）固體；
③氮化鎂可與水劇烈反應產生氨氣，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
把一定量的氮化鎂放入試管中，然后加入適量的水，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口	有大量氣泡冒出，濕潤的紅色石蕊試紙變藍，因此黃色固體是Mg3N2

（4）為了證明鎂可在氮氣中燃燒生成氮化鎂，小紅又設計了如下方案進行驗證．
步驟①：用盛水的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發皿、橡皮塞
等裝配成如圖2所示的裝置；另準備一只有一根銅絲穿過的橡皮塞，銅絲末
端固定一根鎂條．
步驟②：引燃燃燒匙中足量的紅磷，塞好橡皮塞；待充分冷卻，觀察
到廣口瓶內水面上升的體積約占瓶內水面原上方空間的$\frac{1}{5}$左右．
步驟③：往水槽中加水使廣口瓶內外水面相平；點燃鎂條，迅速更換橡皮塞，鎂條在廣口瓶內繼續燃燒，放出熱量；待冷卻后廣口瓶內水位繼續上升．
A．步驟②的目的是使氧氣充分反應．寫出紅磷在氧氣中燃燒的化學方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅
B．在步驟③“待冷卻后廣口瓶內水位繼續上升”是由于瓶內氣壓小于（選填“大于”“小于”或“等于”）外界氣壓
C．寫出鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
【反思與交流】
（5）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的質量卻大于Mg₃N₂．請給出合理的解釋氧氣比氮氣活潑，相同條件下以和氧氣反應為主．

Answer 1

分析 本題考查的是質量守恒定律，其內容是：參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和．本題中的實驗探究也應符合這一規律，在化學反應中，從微觀上原子種類、原子數目和原子的質量都不變；從宏觀上元素種類和物質的總質量不變．鎂和氧氣的總質量等于氧化鎂的質量，因此燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量；設計實驗，驗證猜想黃色固體是Mg₃N₂：把一定量的氮化鎂放入試管中，然后加入適量的水，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，現象和結論是；有大量氣泡冒出，濕潤的紅色石蕊試紙變藍，因此黃色固體是Mg₃N₂．圖2中，步驟②的目的是使氧氣充分反應，磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，配平即可；在步驟③“待冷卻后廣口瓶內水位繼續上升”是由于瓶內氣壓小于外界氣壓；圖2中，步驟②的目的是使氧氣充分反應，磷和氧氣在點燃的條件下生成五氧化二磷，配平即可；使氧氣充分反應；在步驟③“待冷卻后廣口瓶內水位繼續上升”是由于瓶內氣壓小于外界氣壓；鎂和氮氣在點燃的條件下生成氮化鎂，配平即可；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的質量卻大于Mg₃N₂，合理的解釋是：氧氣比氮氣活潑，相同條件下以和氧氣反應為主．

解答 解：（1）鎂和氧氣在點燃的條件下生成氧化鎂，配平即可；故答案為：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
（2）不同意，因為鎂和氧氣的總質量等于氧化鎂的質量，因此燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量，故答案為：不同意；因為鎂和氧氣的總質量等于氧化鎂的質量，因此燃燒產物的質量大于反應物鎂條的質量；
（3）設計實驗，驗證猜想黃色固體是Mg₃N₂：把一定量的氮化鎂放入試管中，然后加入適量的水，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，現象和結論是；有大量氣泡冒出，濕潤的紅色石蕊試紙變藍，因此黃色固體是Mg₃N₂；故答案為：把一定量的氮化鎂放入試管中，然后加入適量的水，把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口；
（4）待充分冷卻，觀察到廣口瓶內水面上升的體積約占瓶內水面原上方空間的五分之一，在步驟③“待冷卻后廣口瓶內水位繼續上升”是由于瓶內氣壓小于外界氣壓；鎂和氮氣在點燃的條件下生成氮化鎂，配平即可；故答案為：$\frac{1}{5}$；使氧氣充分反應；4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；小于；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（5）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的質量卻大于Mg₃N₂，合理的解釋是：氧氣比氮氣活潑，相同條件下以和氧氣反應為主；故答案為：氧氣比氮氣活潑，相同條件下以和氧氣反應為主；

點評 本考點考查了質量守恒定律的應用，有關質量守恒定律的考題在中考中經常出現，要抓住要點：五個一定不變，一個一定變．還要注意化學方程式的配平，本考點經常出現在選擇題和實驗題中．