Question

【题目】[观察与问题]镁条在空气中久置表面会变黑，某小组同学设计并进行实验，探究镁条变黑的条件。

I.从生成物角度分析，进行探究

实验一:刮下镁条表面的黑色物质于试管中，加入足量的稀盐酸产生气体，把生成的气体通入澄清石灰水，观察到石灰水变浑浊。由此可知镁条变黑与空气中的_________有关，原因是_________。

II.从反应物角度分析，进行探究

[猜想与假设]在实验一的基础上猜想镁条变黑具体与空气中的哪些物质有关，甲、乙、丙、丁四位同学分别提出了如下猜想:

甲: CO2

乙: CO2 O2

丙: CO2 H2O

丁:_________。

[实验与探究]

实验二:通过控制与镁条接触的物质，利用如图所示装置（镁条长度为3 cm，试管容积为20 mL），分别进行下列4个实验，并持续观察10天。请将下表中实验操作补充完整。

编号	主要实验操作	实验现象
①	先收集满二氧化碳，再加入2ml浓硫酸	镁条始终无明显变化
②	先集满体积比为1 : 1的二氧化碳和氧气的混合气体，再加 入__________ mL浓硫酸	镁条始终无明显变化
③	先收集满二氧化碳，再加入2mL蒸馏水	镁条始终无明显变化
④	先集满体积比为1 : 1的二氧化碳和氧气的混合气体，再加入2 mL蒸馏水	镁条第1天开始变黑至第10天全部变黑

[解释与结论]

（1）实验①和②中的浓硫酸的作用是___________。在这两个实验中____________（填“能”或“不能”）用烧碱代替浓硫酸，原因是_____________（用化学方程式表示）。

（2）实验③的目的__________。

（3）由上述实验可推知，镁条变黑的条件是________。

[反思与评价]

（4）在猜想与假设时，同学们认为镁条变黑与N2无关，其理由是__________。

Answer 1

【答案】二氧化碳 黑色物质中含碳元素，说明空气中的二氧化碳参加反应 CO2、H2O、O2 2 干燥装置内的气体 不能 探究镁条在只和二氧化碳、水接触的情况下是否会变黑 镁条同时与CO2、O2和H2O接触 N2的化学性质不活泼，常温下很难与Mg反应

【解析】

I、澄清石灰水变浑浊，说明黑色物质与酸反应产生了二氧化碳，其中的碳元素来自空气中，空气中含有碳元素的成分只有二氧化碳，故镁条变黑与二氧化碳有关；

II、由前述分析可知，镁条变黑一定与二氧化碳有关，可能还与氧气和水蒸气有关，列出所有的可能，故丁的猜想应为CO2、H2O、O2；

②、根据控制单一变量的原则，浓硫酸的用量必须前后一致，故加入浓硫酸为2ml；

（1）浓硫酸具有吸水性，实验①和②中加入浓硫酸主要是为了除去装置中的水蒸气，干燥装置内的气体；烧碱具有潮解性，也可作为干燥剂，但烧碱溶液还能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，故不能使用烧碱作为该实验的干燥剂，反应的化学方程式为；

（2）实验条件为，镁条与二氧化碳和水接触，因此探究镁条在只和二氧化碳、水接触的情况下是否会变黑

（3） 镁条只与CO2、CO2+O2或CO2 +H2O接触时均不会变黑，只有镁条同时与CO2、O2和H2O才会变黑，由此可以得出实验结论，镁条同时与CO2、O2和H2O接触的情况下才会变黑；

（4） N2的化学性质不活泼，常温下很难与其他物质反应，因此氮气不能与镁反应。