Question

4．镁带在空气中充分燃烧后，会产生一些灰白色固体（以下简称A样品）．为了弄清A样品的成分，小明、小亮、小红三位同学分别进行了如下实验探究：

【实验与探究】
小明：（见图1）用分析天平称取三份经砂纸打磨的镁带，分别在空气中充分燃烧，待燃烧产物冷却后，称重．相关数据见下表

	反应前镁带的质量	反应的固体产物的质量
第一次	2.4046g	3.8854g
第二次	2.4024g	3.8839g
第三次	2.4063g	3.8857g

分析：2.4024g Mg在足量纯氧中燃烧，理论上应生成4.004g MgO．结合表中数据，可推断A样品中，除MgO外存在（填“存在”或“不存在”）其他物质．
小亮：（见图2）取少量A样品于试管中，加少量水，出现白色沉淀，微热，发现有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体生成，则此气体是NH₃ （填化学式）继续加足量水，仔细观察发现试管中除白色沉淀外，还有极少量的黑色不溶物．结合空气组成，小亮推测A样品应有MgO、Mg₃N₂ 、C（填化学式）三种物质．
小红：（见图3）先用足量的红磷做燃烧实验，冷却后，打开止水阀，结果发现烧杯中的水倒流入广口瓶中，倒流入的水的体积与广口瓶容积之比约为$\frac{1}{5}$，此时瓶中剩余气体的主要成分为N₂（填化学式）；关闭止水阀，取出连带橡皮塞的燃烧匙，迅速塞上备用橡皮塞，向燃烧匙中加入镁带并引燃，取下备用橡皮塞，将燃烧匙迅速插入瓶中，并将橡皮塞塞紧，发现镁带继续燃烧，产生黄色火焰，冷却后，打开止水阀，结果发现烧杯中的水依然倒流入广口瓶中．小红的结论是镁带能在氮气中燃烧．
【交流与思考】
（1）小明的探究实验中，假如镁带未用砂纸打磨，则会不会给他的分析结果带来影响？请简述理由．
（2）综合上述探究，尝试写出镁条在空气中燃烧的有关化学方程式．
（3）若m克镁在空气中完全燃烧，共得到n克固体，则消耗O₂的质量为（n-m）克．（计算时空气中的二氧化碳忽略不计）

Answer 1

分析 根据化学方程式的计算，由一种反应物，可以求生成物的质量；根据空气的成分一般是固定的．它的成分按体积分：N₂占78%，O₂占21%，二氧化碳占0.03%，稀有气体占0.94%，其他气体和杂质占0.03%．进行分析解答本题．

解答 解：小明：设 2.4024 g Mg在足量纯氧中燃烧，理论上应生成MgO的质量是 x
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO
48            80
2.4024g      x      
$\frac{48}{2.4024g}$=$\frac{80}{x}$
解得：x=4.004g
结合表中数据，可推断所得固体中，除MgO外还有即存在其他物质；
小亮：取样品于试管中，加少量水，出现白色沉淀，微热，发现有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体生成，证明该气体为碱性气体，就说明是氨气，根据空气的成分一般是固定的，氨气是由镁和空气中氮气反应生成的产物是氮化镁，也可推测极少量的黑色不溶物可能是碳．所以，A样品应有MgO、Mg₃N₂、C 三种物质；
小红：先用足量的红磷与集气瓶中氧气完全燃烧，根据空气的组成氮气约占体积的 $\frac{4}{5}$，氧气约占体积的 $\frac{1}{5}$．冷却后，倒流人的水的体积与广口瓶容积之比约1：5；则瓶中剩余气体的主要成分为氮气；发现镁带在剩余的气体中继续燃烧，产生黄色火焰，冷却后，打开止水阀，结果发现烧杯中的水依然倒流人广口瓶中，由此推测小红的结论是镁带能在氮气中燃烧；
【交流与思考】
（1）假如镁带未用砂纸打磨，则会给他的分析结果带来影响，因为镁与空气中的氧气反应生成了氧化镁覆盖在镁的表面上，使分析结果偏小；
（2）点燃镁时，镁与空气中的氧气、二氧化碳、氮气发生了反应，所以，反应的反应有2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）若m克镁在空气中完全燃烧，共得到n克固体，根据质量守恒定律可知，氧气质的量=（n-m）g．
故答案为：小明：4.004；存在；小亮：NH₃；Mg₃N₂ C；小红：$\frac{1}{5}$，N₂，镁带能在氮气中燃烧；
【交流与思考】（1）会，因为镁与空气中的氧气反应生成了氧化镁覆盖在镁的表面上，使分析结果偏小；
（2）2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）（n-m）．

点评 本题考查学生对空气的组成成分的掌握，并应用到实际的解题当中．