Question

17．用久置的镁条做实验时，需要用砂纸把表面的灰黑色打磨掉，直到露出光亮的银白色．实验小组同学对镁条表面“灰黑色外衣”的成分进行如下探究．
【提出问题】镁条表面“灰黑色外衣”的成分是什么？
【猜想与假设】
Ⅰ．是镁与空气中的氧气反应生成的氧化镁．
Ⅱ．是镁与空气中的二氧化碳反应生成的黑色碳单质．
Ⅲ．根据铜锈的成分是碱式碳酸铜，推测镁条表面的“灰黑色外衣”是镁在潮湿的空气中生锈得到的碱式碳酸镁．
同学们经讨论，从颜色上否定了只含有氧化镁，因为氧化镁是白色的．
【查阅资料】
①碱式碳酸镁的性质有：受热可分解；常温下能与稀硫酸反应．
②白色的硫酸铜粉末遇水能变为蓝色．
③碳不与稀硫酸反应，但与浓硫酸在加热条件下能反应并生成CO₂、SO₂和H₂O．
同学们认为碳与浓硫酸反应生成三种产物的共同点是都属于氧化物（答出一点即可）．
【进行实验】
（1）同学们用久置的镁粉进行了如下实验．

实验 装置
实验 现象	①无水硫酸铜粉末逐渐由白色变为蓝色 ②澄清石灰水变浑浊
结论	久置的镁粉中除镁元素外，还含有的元素是C、H、O 久置的镁粉中含有碱式碳酸镁

（2）同学们发现，经加热一段时间后，试管中镁粉？会突然“噗”地燃烧起来，出现红热，很快停止，并有黑色固体粘附在试管壁上．于是将试管取下，冷却后加入足量稀硫酸，大部分固体溶解，并有气泡出现，但黑色固体没有消失．请写出有气体生成的一个反应化学方程式Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑．
（3）将实验（2）试管中的混合物进行过滤（填操作名称），除去其中溶液，向黑色固体中加入浓硫酸，加热．黑色固体全部溶解，得澄清溶液并伴有刺激性气味的气体产生．则黑色固体为碳．
【实验结论】
综合上述实验现象，实验小组认为镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳和碱式碳酸镁．
【反思与评价】
有的同学提出，实验（2）不足以证明镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳，他的理由是久置的镁条是放置在常温下的空气环境中，实验（2）是将镁粉在加热且有二氧化碳生成的环境中．

Answer 1

分析 【猜想与假设】
氧化镁是白色的粉末；
【查阅资料】根据氧化物的概念分析；
【进行实验】（1）根据实验现象分析；无水CuSO₄变成蓝色，说明有水生成，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；利用质量守恒定律来分析；
（2）①镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气；
②分离难溶性固体与液体可用过滤操作；
【反思与评价】根据镁条所处的环境来分析．

解答 解：【猜想与假设】氧化镁是白色的粉末，所以镁条表面的“灰黑色外衣”不可能是氧化镁；故填：白色的；
【查阅资料】CO₂、SO₂和H₂O都由两种元素组成，且其中都有氧元素，所以它们都属于氧化物；故填：都属于氧化物；
【进行实验】（1）根据题目可知，无水CuSO₄变成蓝色，说明有水生成，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，由质量守恒定律可知久置的镁粉中除镁元素外，还含有的元素是C、H、O；由资料可知，久置的镁粉中含有碱式碳酸镁；故填：C、H、O；碱式碳酸镁；
（2）①镁与稀硫酸反应生成硫酸镁和氢气；故填：Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
②分离难溶性固体与液体可用过滤操作；根据资料③可知：则黑色固体为碳；故填：过滤；碳；
【反思与评价】实验（2）不足以证明镁条表面“灰黑色外衣”中含有碳，因为久置的镁条是放置在常温下的空气环境中，实验（2）是将镁粉在加热且有二氧化碳生成的环境中；故填：久置的镁条是放置在常温下的空气环境中，实验（2）是将镁粉在加热且有二氧化碳生成的环境中．

点评 本题通过提出问题、做出猜想、设计实验方案、进行实验等环节，体现了科学探究的一般过程．要求学生对知识掌握程度较高，是一道综合性较强的题目的难题．