Question

3．化學(xué)興趣小組為驗證質(zhì)量守恒定律，做了鎂條在空氣中燃燒的實驗（如右圖），同學(xué)們觀察到鎂條在空氣中劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，產(chǎn)生的大量白煙彌漫到空氣中，最后在石棉網(wǎng)上得到一些白色固體．
（1）請寫出鎂條燃燒的化學(xué)方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
（2）同學(xué)們通過稱量發(fā)現(xiàn)：在石棉網(wǎng)上收集到產(chǎn)物的質(zhì)量小于鎂條的質(zhì)量，有人認(rèn)為這個反應(yīng)不遵循質(zhì)量守恒定律．你認(rèn)為出現(xiàn)這樣實驗結(jié)果的原因可能是：生成的氧化鎂小顆粒（白煙）擴(kuò)散到空氣中去了，使得生成物收集不全；
（3）小紅按右下圖裝置改進(jìn)實驗，驗證了質(zhì)量守恒定律，還發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有少量黃色固體．
【提出問題】黃色固體是什么？
【查閱資料】①氧化鎂為白色固體；②鎂能與氮氣劇烈反應(yīng)產(chǎn)生黃色的氮化鎂（Mg₃N₂）固體；③氮化鎂可與水反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)．
【做出猜想】黃色固體是Mg₃N₂
【實驗探究】請設(shè)計實驗，驗證猜想

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口	試管中有氣體產(chǎn)生，濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)．得出結(jié)論：黃色固體是Mg3N2

【反思與交流】①氮化鎂中氮元素的化合價是-3；
②空氣中N₂的含量遠(yuǎn)大于O₂的含量，可是鎂條在空氣中燃燒產(chǎn)物MgO卻遠(yuǎn)多于Mg₃N₂，合理的解釋是：氮氣化學(xué)性質(zhì)不如氧氣活潑．
③同學(xué)們又聯(lián)想到氯氣在氧氣中能夠燃燒，于是對燃燒條件又有了新的認(rèn)識：燃燒不一定需要氧氣參加．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的原理以及化學(xué)方程式的寫法來分析；
（2）化學(xué)變化都遵守質(zhì)量守恒定律；
【實驗探究】根據(jù)氨氣的化學(xué)性質(zhì)及氮化鎂的化學(xué)性質(zhì)分析解答；
【反思與交流】①根據(jù)化合物中元素化合價的計算方法來分析；
②根據(jù)氮氣與氧氣的化學(xué)性質(zhì)來分析；
③根據(jù)燃燒的條件來分析．

解答 解：（1）在點燃的條件下，鎂與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂；故填：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
（2）所有的化學(xué)變化都遵守質(zhì)量守恒定律，鎂條燃燒是化學(xué)變化，遵守質(zhì)量守恒定律，燃燒后質(zhì)量減少的原因是生成的氧化鎂小顆粒（白煙）擴(kuò)散到空氣中去了，使得生成物收集不全；故填：生成的氧化鎂小顆粒（白煙）擴(kuò)散到空氣中去了，使得生成物收集不全；
【實驗探究】根據(jù)題干信息，可將生成的固體物質(zhì)放入水中，檢驗是否產(chǎn)生氨氣來進(jìn)行判斷；具體實驗操作：將鎂條燃燒的產(chǎn)物放在一只試管中，加入少量的蒸餾水，然后將一濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察現(xiàn)象；若看到紅色的石蕊試紙變成藍(lán)色，說明黃色固體為氮化鎂；
故填：取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口；試管中有氣體產(chǎn)生，濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)．得出結(jié)論：黃色固體是Mg₃N₂；
【反思與交流】①在氮化鎂中鎂元素的化合價為+2價，設(shè)氮化鎂中氮元素的化合價為x，則（+2）×3+2x=0，x+-3；故填：-3；
②氧氣的化學(xué)性質(zhì)比氮氣更活潑，鎂條更容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)；故填：氮氣化學(xué)性質(zhì)不如氧氣活潑；
③氫氣在氯氣中可以燃燒，此反應(yīng)中沒有氧氣參加，所以可以得出燃燒不一定需要氧氣參加這一新的認(rèn)識；故填：燃燒不一定需要氧氣參加．

點評 在應(yīng)用質(zhì)量守恒定律時，一定要分清反應(yīng)物和生成物，不能忽略氣體物質(zhì)的質(zhì)量．驗證質(zhì)量守恒定律，條件的控制是關(guān)鍵，一般用密閉容器進(jìn)行實驗，稱量前后容器的質(zhì)量變化．