Question

15．鎂帶在空氣中充分燃燒后，會產生一些灰白色固體（以下簡稱A樣品）．為了弄清A樣品的成分，小明、小亮、小紅三位同學分別進行了如下實驗探究：
小明（圖甲）：用分析天平稱取三份經砂紙打磨的鎂帶，分別在空氣中充分燃燒，待燃燒產物冷卻后，稱重．相關數據見表：

反應前鎂帶的質量/g	反應后的固體產物的質量/g
2.4024	3.8839

分析：2.4024g Mg在足量純氧中燃燒，根據理論上應生成MgO的量并結合表中數據可推斷A樣品中，除MgO外存在（填“存在”或“不存在”）其他物質．小亮（圖乙）：取少量A樣品于試管中，加少量水，出現白色沉淀；微熱，發現有使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體生成．繼續加足量水，仔細觀察，發現試管中除白色沉淀外，還有極少量的黑色不溶物．結合空氣組成，小亮推測A樣品中有MgO、Mg₃N₂、C（填兩種物質的化學式）三種物質．小紅（圖丙）先用足量的紅磷做燃燒實驗，冷卻后，打開止水閥，發現燒杯中的水倒流入廣口瓶；關閉止水閥，取出連帶橡皮塞的燃燒匙，迅速塞上備用橡皮塞，向燃燒匙中加入鎂帶并引燃，取下備用橡皮塞，將燃燒匙迅速插入瓶中，并將橡皮塞塞緊，發現鎂帶繼續燃燒，產生黃色火焰，冷卻后，打開止水閥，結果發現燒杯中的水依然倒流入廣口瓶中．小紅的結論是鎂帶能在氮氣中燃燒．綜合上述探究，寫出鎂條在空氣中燃燒時產生極少數黑色不溶物的化學方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C
（相對原子質量：H：1   Mg：24   O：16   N：14  C：12  ）

Answer 1

分析 根據化學方程式的計算，由一種反應物，可以求生成物的質量；根據空氣的成分一般是固定的．它的成分按體積分：N₂占78%，O₂占21%，二氧化碳占0.03%，稀有氣體占0.94%，其他氣體和雜質占0.03%．進行分析解答本題．

解答 解：小明：設 2.4024 g Mg在足量純氧中燃燒，理論上應生成MgO的質量是 x
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO
48            80
2.4024g      x      
由此可得$\frac{48}{2.4024g}$=$\frac{80}{x}$
解得：x=4.004g；
結合表中數據，可推斷所得固體中，除MgO外還有即存在其他物質；
小亮：取樣品于試管中，加少量水，出現白色沉淀，微熱，發現有使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體生成，證明該氣體為堿性氣體，就說明是氨氣，根據空氣的成分一般是固定的，氨氣是由鎂和空氣中氮氣反應生成的產物是氮化鎂，也可推測極少量的黑色不溶物可能是碳．所以，A樣品應有MgO、Mg₃N₂、C 三種物質；
小紅：先用足量的紅磷與集氣瓶中氧氣完全燃燒，根據空氣的組成氮氣約占體積的 $\frac{4}{5}$，氧氣約占體積的 $\frac{1}{5}$，冷卻后，倒流人的水的體積與廣口瓶容積之比約1：5；則瓶中剩余氣體的主要成分為氮氣；發現鎂帶在剩余的氣體中繼續燃燒，產生黃色火焰，冷卻后，打開止水閥，結果發現燒杯中的水依然倒流人廣口瓶中，由此推測小紅的結論是鎂帶能在氮氣中燃燒；
【交流與思考】
①假如鎂帶未用砂紙打磨，則會給他的分析結果帶來影響，因為鎂與空氣中的氧氣反應生成了氧化鎂覆蓋在鎂的表面上，使分析結果偏小；
②點燃鎂時，鎂與空氣中的二氧化碳發生了反應生成黑色的碳，所以，反應的反應有2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案為：小明：存在；
小亮：Mg₃N₂、C；
小紅：鎂帶能在氮氣中燃燒；
2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C

點評 本題考查學生對空氣的組成成分的掌握，并應用到實際的解題當中．