Question

19．鎂是一種活潑金屬，鎂條點燃時能與空氣中的氧氣、氮氣、二氧化碳三種常見氣體反應．
（1）寫出上述三條反應的化學方程式：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂、2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（2）小科欲驗證“鎂能在氮氣中燃燒”，利用“測定空氣中氧氣體積分數的實驗裝置”（如圖一）進行實驗，步驟如下：
①檢查裝置的氣密性；
②關閉鐵夾，將點燃的紅磷伸入集氣瓶內至完全反應；
③待裝置冷卻后，打開鐵夾，觀察到倒流入集氣瓶的水約占集氣瓶容積的20%；
④拔出瓶塞，將點燃的鎂條伸入集氣瓶內，觀察到鎂條在瓶內劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色粉末（圖二）．

回答下列問題：
a．步驟②的實驗目的是除去集氣瓶中的氧氣．
b．裝置冷卻后，若不進行步驟③的操作，對實驗有什么影響？無法判斷氧氣是否除盡，同時可能導致炸裂集氣瓶．
c．小敏認為可利用鎂帶直接在集氣瓶內燃燒（如圖三）來驗證實驗結果，根據小敏的實驗設計，當觀察到進入集氣瓶中的水遠大于20%現象時，可確定鎂能在氮氣中燃燒．

Answer 1

分析 （1）點燃條件下，鎂和氧氣反應生成氧化鎂，和氮氣反應生成氮化鎂，和二氧化碳反應生成氧化鎂和碳；
（2）氧氣占空氣總體積的21%，氮氣占空氣總體積的78%，二氧化碳占空氣總體積的0.03%；
高溫生成物濺落時容易炸裂集氣瓶．

解答 解：（1）點燃條件下，鎂和氧氣反應生成氧化鎂，和氮氣反應生成氮化鎂，和二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，反應的化學方程式為：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
故填：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（2）a．步驟②的實驗目的是除去集氣瓶中的氧氣．
故填：除去集氣瓶中的氧氣．
b．裝置冷卻后，觀察到倒流入集氣瓶的水約占集氣瓶容積的20%，說明氧氣已經完全反應，同時集氣瓶中的水能夠防止高溫形成的固體物質濺落時炸裂集氣瓶，因此若不進行步驟③的操作，無法判斷氧氣是否除盡，同時可能導致炸裂集氣瓶．
故填：無法判斷氧氣是否除盡，同時可能導致炸裂集氣瓶．
c．氧氣占空氣總體積的21%，氮氣占空氣總體積的78%，二氧化碳占空氣總體積的0.03%，因此根據小敏的實驗設計，當觀察到進入集氣瓶中的水遠大于20%時，可確定鎂能在氮氣中燃燒．
故填：進入集氣瓶中的水遠大于20%．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．