Question

在优质课上老师带领同学们对A、B两种膨化食品包装袋内的气体进行探究（如图1），请你一起参与他们的讨论并回答以下问题．
【提出问题】包装袋内的气体成分是什么呢？
【查阅资料】稀有气体价格高，膨化食品价格低，生产厂家一般不用稀有气体．而不同厂家根据成本不同，填充气体种类也不相同．膨化食品包装袋内填充气体的目的是

 

；
【猜想与假设】猜想一：

 

；
猜想二：包装袋内气体为氮气（N₂）；
猜想三：包装袋内气体为干燥的空气．
【设计并完成实验】
实验1  步骤：甲同学用注射器从两种膨化食品包装袋内抽取等量的气体，分别注入装有澄清石灰水的试管中；现象：

 

；结论：猜想一不正确．
实验2  步骤：乙同学用排水法收集2瓶等体积的A、B膨化食品袋内的气体，分别将燃着的小木条伸入，观察到的现象：

 

；
结论：①A食品包装袋内气体是空气；②B食品包装袋内气体是氮气．
【讨论交流一】丙认为通过乙的实验现象不能证明A包装袋内的气体为空气，于是设计以下实验方案验证：
实验3  步骤：丙同学用排水法收集一瓶膨化食品A包装袋内气体，在燃烧匙内加入过量的

 

（填物质名称），连接如图2装置，验证该气体中氧气体积分数；现象：瓶内产生大量白烟；冷却后打开水夹，水回流约至容积的五分之一处；结论：A食品包装袋内气体是空气；该反应化学方程式为

 

．
【讨论交流二】丁同学认为乙同学设计的实验及现象也不能充分证明B内的气体就是氮气，他查阅了氮气验证的相关资料：镁可在氮气中燃烧，生成的固体可与水作用得到的液体能使无色酚酞试液变红；你能否根据已知信息，设计实验方案来验证B食品袋内的气体就是氮气吗？

实验步骤	实验现象	实验结论
		B包装袋内气体为氮气

请写出镁条在氮气中燃烧生成氮化镁的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：食品干燥剂、保鲜剂和真空包装的成分探究,常见气体的检验与除杂方法,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：【查阅资料】为了防止食品腐烂，膨化食品包装袋内填充的气体必须干燥、无氧化性；
【猜想与假设】根据实验1的步骤，作出猜想一：包装袋内气体为二氧化碳；
【设计并完成实验】
实验1  根据步骤和结论“猜想一：包装袋内气体为二氧化碳”不正确，推测实验现象．
实验2  根据步骤和结论“①A食品包装袋内气体是空气；②B食品包装袋内气体是氮气”，推测实验现象；
【讨论交流一】实验3  考虑利用红磷验证空气中氧气含量的实验，正确书写反应的化学方程式．
【讨论交流二】根据“资料：镁可在氮气中燃烧，生成的固体可与水作用得到的液体能使无色酚酞试液变红”；设计实验方案来验证B食品袋内的气体就是氮气．已知反应物、生成物、反应条件，正确书写反应的化学方程式．

解答：解：
【查阅资料】为了防止食品腐烂，膨化食品包装袋内填充的气体必须干燥、无氧化性；故膨化食品包装袋内填充气体的目的是防止食品腐烂；
【猜想与假设】根据实验1的步骤“甲同学用注射器从两种膨化食品包装袋内抽取等量的气体，分别注入装有澄清石灰水的试管中”，则推测是为了验证二氧化碳，故作出猜想一：包装袋内气体为二氧化碳；
【设计并完成实验】
实验1  根据步骤“甲同学用注射器从两种膨化食品包装袋内抽取等量的气体，分别注入装有澄清石灰水的试管中”和结论“猜想一：包装袋内气体为二氧化碳”不正确，则推测实验现象：澄清石灰水不变浑浊．
实验2  根据步骤“乙同学用排水法收集2瓶等体积的A、B膨化食品袋内的气体，分别将燃着的小木条伸入”和结论“①A食品包装袋内气体是空气；②B食品包装袋内气体是氮气”，则推测实验现象：A中木条安静燃烧；B中木条熄灭；
【讨论交流一】实验3  丙同学用排水法收集一瓶膨化食品A包装袋内气体，在燃烧匙内加入过量的红磷或白磷，连接如图2装置，验证该气体中氧气体积分数；现象为：瓶内产生大量白烟；冷却后打开水夹，水回流约至容积的五分之一处；则得出结论：A食品包装袋内气体是空气；该反应化学方程式为4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅．
【讨论交流二】根据“资料：镁可在氮气中燃烧，生成的固体可与水作用得到的液体能使无色酚酞试液变红”；设计实验方案来验证B食品袋内的气体就是氮气．故

实验步骤	实验现象	实验结论
收集B内的气体，用燃着的镁条伸入其中，将生气的固体加入水中，并滴加酚酞溶液	酚酞溶液变红	B包装袋内气体为氮气

已知反应物为镁和氮气、生成物为氮化镁、反应条件为点燃，则该反应的化学方程式为3Mg+N₂

点燃  .

Mg₃N₂．
故答案为：
【查阅资料】防止食品腐烂；
【猜想与假设】猜想一：包装袋内气体为二氧化碳；
【设计并完成实验】现象：澄清石灰水不变浑浊；观察到的现象：A中木条安静燃烧；B中木条熄灭；
【讨论交流一】红磷或白磷；4P+5O₂

点燃  .

2P₂O₅．
【讨论交流二】

实验步骤	实验现象	实验结论
收集B内的气体，用燃着的镁条伸入其中，将生气的固体加入水中，并滴加酚酞溶液	酚酞溶液变红	B包装袋内气体为氮气

3Mg+N₂

点燃  .

Mg₃N₂

点评：本题是一道开放性实验探究题，解答开放性试题要依据题目要求，多角度，多侧面，多层次，多方法地思索各种可能的条件，依据，方法和结论，综合运用所学知识及题给信息灵活分析解答开放性试题．