Question

2．实验课上，为检验镁条能否在N₂中燃烧，兴趣小组展开如下探究：
【查阅资料】氮化镁（Mg₃N₂）是一种淡黄色固体，能和水反应，生成Mg（OH）₂和NH₃；
【实验步骤】

①将足量白磷在空气中点燃后，迅速伸入钟罩内，塞紧橡皮塞（图1）；
②待钟罩内水面不再变化时，向水槽中加水，使水槽中液面与钟罩内液面相平；
③打开橡皮塞，将燃着的螺旋状镁条迅速伸入钟罩内，塞紧橡皮塞（图2）；
④待钟罩内水面不再变化时，观察钟罩内壁及表面皿中固体颜色，取少量固体加入水中．
【分析】
（1）步骤①中足量白磷在钟罩内燃烧的目的是除去钟罩内空气中的氧气，以便镁条在氮气中燃烧；反应的化学方程式为4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
（2）步骤②中加水的目的是使钟罩内外气压一致，防止空气进入钟罩，影响后续（步骤③）实验，造成偏差；
（3）步骤③中镁条绕城螺旋状的目的是增大接触面积、积聚热量；镁条剧烈燃烧，反应的化学方程式为3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（4）步骤④中钟罩内壁及表面皿中出现淡黄色固体．加入水中，产生白色浑浊及能使湿润红色石蕊试纸变蓝色的气体，反应的化学方程式为Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
【结论】镁能在N₂中燃烧，并生成Mg₃N₂．
（5）请你判断：2.40g镁条在某充满空气的密闭容器中完全燃烧，所得固体质量可能为CD；
[相对分子质量--Mr（MgO）：40、Mr（Mg₃N₂）：100]
A．3.33g       B．4.00g       C．3.93g       D．3.96g．

Answer 1

分析 （1）根据实验目的探究镁条能否与氮气反应分析白磷燃烧的目的
（2）根据减小实验误差分析
（3）根据绕成螺旋状与不绕成螺旋状受热面积不同分析
（4）根据题中信息写出化学方程式
（5）极端假设全部生成氧化镁或氮化镁，分别求出其质量．

解答 解：（1）要验证镁条在氮气中能否燃烧，需将空气中的氧气除去，因此步骤①中足量白磷在钟罩内燃烧的目的是 除去钟罩内空气中的氧气，以便镁条在氮气中燃烧；
（2）步骤①结束后钟罩内水面上升，此时钟罩内气压小于外界气压，向钟罩内加水是为了 使钟罩内外气压一致，防止空气进入钟罩，影响后续（步骤③）实验，造成偏；
（3）步骤③中镁条绕城螺旋状的目的是 增大受热面积；镁条剧烈燃烧生成氮化镁，反应的化学方程式为  3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂；
（4）步骤④中钟罩内壁及表面皿中出现淡黄色固体．此固体为氮化镁（Mg₃N₂），能和水反应，生成Mg（OH）₂和NH₃，因此加入水中，产生白色沉淀氢氧化镁及能使湿润红色石蕊试纸变 蓝色的气体氨气，反应的化学方程式为 Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（5）设2.4g镁全部与氧气反应，则生成氧化镁的质量为$\frac{2.4g}{\frac{24}{40}}$=4g   设2.4g镁全部与氮气反应生成氮化镁，则生成的氮化镁的质量为$\frac{2.4g}{\frac{24×3}{24×3+14×2}}$=3.33g
因此2.4g镁燃烧生成的固体质量应大于3.33g小于4g，故选CD
故答案为：（1）除去钟罩内空气中的氧气，以便镁条在氮气中燃烧；4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
（2）使钟罩内外气压一致，防止空气进入钟罩，影响后续（步骤③）实验，造成偏差
（3）增大接触面积、积聚热量； 3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$ Mg₃N₂
（4）Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
（5）CD．

点评 本题主要考查学生获取信息并运用信息的能力，解答本题的关键是要充分理解镁的性质，只有这样才能对问题做出正确的判断．