Question

18．将镁条放入盛有CO₂和O₂混合气体的密闭容器中充分燃烧．
（1）若Mg条的质量为6.6g，反应后容器内O₂有剩余，则在反应后容器内的固体物质中一定含有MgO，该固体物质的量为0.275mol．
（2）若Mg粉质量ag，混合气体的体积为bL，反应后容器内有O₂剩余，则在bL混合气体中，V（O₂）的取值范围是$\frac{7}{15}$aL＜V（O₂）＜bL．
（3）若Mg粉质量ag，混合气体的体积仍为bL，反应后容器内无气体剩余，则在bL混合气体中，则反应后容器内固体物质质量的最大值是（a+$\frac{44b}{22.4}$）g．（气体体积均已折算成标准状态下的数据）

Answer 1

分析 （1）当氧气有剩余时，镁只与氧气反应，所以生成产物为氧化镁，根据镁的质量及反应方程式计算出生成氧化镁的物质的量；
（2）混合气体中氧气有剩余，则镁完全反应，氧气的体积一定小于bL，据此可知氧气的最大体积；当镁恰好与氧气反应时，此时氧气的体积最小，根据n=$\frac{m}{M}$计算出ag镁的物质的量，再结合反应方程式计算出氧气的物质的量及体积；
（3）若容器中无气体剩余，说明镁足量，假设气体全部是氧气，且氧气完全反应时固体的质量最小；当气体全部是二氧化碳，根据2Mg+CO₂→2MgO+C知，固体增加的质量为二氧化碳的质量，此时得到的固体质量最大，据此进行解答．

解答 解：（1）6.6g镁的物质的量=$\frac{6.6g}{24g/mol}$=0.275mol，若氧气有剩余，则镁只和氧气反应生成MgO，根据原子守恒生成MgO的物质的量为：n（MgO）=n（Mg）=0.275mol，
故答案为：MgO；0.275mol；
（2）氧气有剩余，氧气的最小体积大于和镁完全反应的体积，而小于气体总体积，根据反应2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO可知，镁和氧气恰好反应时需要气体氧气物质的量=$\frac{a}{24}$mol×$\frac{1}{2}$=$\frac{a}{48}$mol，则需要氧气体积为：22.4L/mol×$\frac{a}{48}$mol=$\frac{7}{15}$aL，
所以氧气的体积为：$\frac{7}{15}$aL＜V（O₂）＜bL；
故答案为：$\frac{7}{15}$aL＜V（O₂）＜bL；
（3）若容器中无气体剩余，说明镁足量，假设气体全部是氧气，氧气完全反应时固体质量增加的质量：$\frac{b}{22.4}$mol×32g/mol=$\frac{32b}{22.4}$g，则固体质量为（a+$\frac{32b}{22.4}$）g；
假设气体全部是二氧化碳，根据2Mg+CO₂→2MgO+C知，固体增加的质量为二氧化碳的质量，所以固体增加的质量为：$\frac{b}{22.4}$mol×44g/mol=$\frac{44b}{22.4}$g，所以固体质量为（a+$\frac{44b}{22.4}$）g，
则容器内固体质量为（a+$\frac{32b}{22.4}$）g＜m＜（a+$\frac{44b}{22.4}$）g，
所以反应后固体的最大值为（a+$\frac{44b}{22.4}$）g，
故答案为：（a+$\frac{44b}{22.4}$）g．

点评 本题考查了有关范围讨论的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．