Question

18．老師提問：鎂條在空氣中燃燒與那些物質發(fā)生了反應？怎樣用實驗證明？丫丫為組長的化學興趣小組的同學們根據(jù)老師的命題展開了如下步驟的學習與探究．
（1）從網上得知，鎂條在空氣中燃燒，能與氧氣、氮氣、二氧化碳等多種物質發(fā)生化學反應．其中與氧氣反應生成MgO我們熟知，鎂可以在氮氣中燃燒生成Mg₃N₂，在二氧化碳中也可以燃燒．
（2）氫氧化鈣與氫氧化鈉都屬于堿類物質，化學性質相似．
既然鎂條在空氣中燃燒能與氧氣、氮氣、二氧化碳等三種物質發(fā)生化學反應．而與氧氣的反應我們已知，實驗重點應探究與氮氣、二氧化碳的反應．
丫丫他們的實驗探究分如下四步進行．

步驟	具體操作	實驗圖示
步驟1	用盛有較濃氫氧化鈉溶液的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、橡皮塞等裝配成如圖的裝置，放置良久．另準備一個有一根銅絲穿過的橡皮塞，銅絲末端固定一個足量的鎂條．
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五分之一左右．
步驟3	往水槽中加水使無底的廢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(xù)燃燒，發(fā)出紅光，放出熱量．帶冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升約至瓶滿．
步驟4	收集一瓶純凈的二氧化碳氣體，同樣用綁有鎂條的橡皮塞，點燃鎂條后將橡皮塞塞緊，看到鎂條在二氧化碳中劇烈燃燒；用濕布不斷擦拭集氣瓶外壁，實驗結束后，看到集氣瓶內壁附著一層白色物質，中間還夾雜著一些小黑點．

（1）步驟2的目的是除去廣口瓶中的氧氣．
（2）步驟3“待冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升約至瓶滿”是由于廣口瓶中幾乎都是氮氣，氮氣和鎂發(fā)生了化學反應．
（3）步驟4中，“用濕布不斷擦拭集氣瓶外壁”是為了降溫；根據(jù)質量守恒定律推測，白色物質應該是氧化鎂，小黑點應該是碳．
完成鎂條在空氣中燃燒時發(fā)生各反應的化學方程式，并判斷反應類型：
（1）示例：2Mg+O2$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
（2）3Mg+1N2=Mg3N2，屬于化合反應；
（3）2Mg+CO2=2MgO+C．

Answer 1

分析 氧氣約占空氣總體積的五分之一；
紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷；
除去氧氣后的空氣中主要成分是氮氣；
鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳；
鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂．

解答 解：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五分之一左右，這是因為氧氣約占空氣總體積的五分之一．
故填：五分之一．
（1）步驟2的目的是除去廣口瓶中的氧氣．
故填：除去廣口瓶中的氧氣．
（2）步驟3“待冷卻后廣口瓶內水位繼續(xù)上升約至瓶滿”是由于廣口瓶中幾乎都是氮氣，氮氣和鎂發(fā)生了化學反應生成氮化鎂，導致水幾乎充滿廣口瓶．
故填：廣口瓶中幾乎都是氮氣，氮氣和鎂發(fā)生了化學反應．
（3）步驟4中，“用濕布不斷擦拭集氣瓶外壁”是為了降溫；
根據(jù)質量守恒定律推測，白色物質應該是氧化鎂，小黑點應該是碳．
故填：降溫；氧化鎂；碳．
（2）鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂，反應的化學方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，屬于化合反應．
故填：3；1；Mg₃N₂；化合．
（3）鎂在二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳，反應的化學方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
故填：2；2MgO+C．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．