兴趣小组同学发现镁条在空气中久置表面会变黑,同学们对镁条变黑的条件及生成物进行了相关的探究。

(一)镁条变黑条件的探究

(查阅资料)常温下,亚硫酸钠(Na2SO3)可与O2发生化合反应。

(猜想与假设)常温下,镁条变黑可能与O2、CO2、水蒸气有关。

(进行实验)通过控制与镁条接触的物质,利用如图装置(镁条长度为3cm,试管容积20mL),分别进行下列5个实验,并持续观察20天。

编号

主要实验操作

实验现象

1

先充满用NaOH浓溶液洗涤过的空气再加入2mL浓硫酸

镁条始终无明显变化

2

加入2mLNaOH浓溶液

镁条始终无明显变化

3

先加入2mL浓硫酸再通入约4mLCO2

镁条始终无明显变化

4

先加入4mL饱和Na2SO3溶液再充满CO2

镁条始终无明显变化

5

先加入2mL蒸馏水再通入约4mLCO2

镁条第3天开始变黑至20天全部变黑

(解释与结论)

(1)实验1和2中,NaOH浓溶液的作用是_____(用化学方程式表示)。

(2)实验3中,试管内的气体主要含有CO2、_____。

(3)得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论,依据的两个实验是_____(填编号)。

(4)根据上述实验,兴趣小组同学得出结论:镁条表面黑色物质的形成与_____有关。

(反思与评价)

(5)在猜想与假设时,同学们认为镁条变黑与N2无关,其理由是_____。

(二)对镁条变黑后生成物的探究

兴趣小组同学查阅资料,了解到镁条表面的黑色物质是一种混合物,其中主要成分碱式碳酸镁可表示为a Mg(OH)2·b MgCO3·c H2O。

(查阅资料)①Mg(OH)2、MgCO3受热易分解,各生成对应的两种氧化物;

②碱石灰是CaO和NaOH的固体混合物。

(进行实验)兴趣小组同学为进一步确定碱式碳酸镁组成,称取购买的碱式碳酸镁固体18.2g;装入硬质玻璃管,按如下图所示装置进行实验(假设装置A、C、D中所装药品均足量)。

步骤一:连接A和B,打开活塞,通入空气;

步骤二:点燃酒精灯,依次连接装置A→B→_____→_____(填“C”,“D”);

步骤三:待装置B中固体完全反应后,停止加热,继续通入空气,直至冷却。反应前后称量相关装置和物质的总质量,其数据如下表:

反应前

反应后

C:试管和所盛溶液

45.0g

48.6g

D:干燥管和固体

75.8g

82.4g

(解释与结论)

(1)“步骤三”中,当反应结束后,继续通入空气的目的是_____(写一条)。

(2)假设上述数据均准确,通过计算可得:该碱式碳酸镁中a:b:c=_____。

(3)有同学提出,在“步骤二”连接装置的最末端应再接一套装有碱石灰的装置,这样改进的目的是_____。

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