Question

【题目】镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，细心的小明同学发现，镁条燃烧除生成白色固体外，还有少量的淡黄色固体生成，经查阅资料得知:淡黄色固体是由镁条和空气中的氮气化合产生的，写出该反应的化学方程式__，产生的白色固体比淡黄色固体多的原因是__。他还发现镁条在空气中久置表面会变黑，实验小组同学设计并进行实验，探究镁条变黑的条件。

[猜想假设]常温下，镁条变黑可能与O2、CO2、水蒸气有关。

[查阅资料]常温下，亚硫酸钠(Na2SO3)可与O2发生化合反应。

[设计实验]通过控制与镁条接触的物质，利用右图装置(镁条长度为3cm，试管容积为20mL) ，分别进行下列5个实验，并持续观察20天。

实验操作	实验现象
1.先充满用NaOH浓溶液洗涤过的空气，再加人2mL浓硫酸	镁条始终无明显变化
2.加人NaOH浓溶液	镁条始终无明显变化
3.先加人2mL浓硫酸，再通入约4mLCO2	镁条始终无明显变化
4.先加入4mL饱和Na2SO3溶液，再充满CO2	镁条始终无明显变化
5.先加入2mL蒸馏水，再通入约4mL CO2	镁条第3天开始变黑，至第20天全部变黑

[解释与结论]①实验1的目的是_；②实验3中，试管内气体主要含CO2和__；③得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论，依据的两个实验是___(填序号)；④由上述实验可知，镁条变黑的条件是__。

[反思与评价]①在猜想假设时，同学们认为镁条变黑与N2无关，理由是_____；

②实验1和实验2中，NaOH浓溶液的作用是__；③欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐，你的实验方案是__。

Answer 1

【答案】 氧气的化学性质比氮气活泼 检验只用O2是否会使镁条变黑 O2（N2可不写） 2和5 镁条与空气中的O2、CO2、水蒸气同时作用 常温下氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质反应 吸收空气中的CO2 取适量样品加入试管中，向试管中加入足量稀盐酸，并将产生的气体通入澄清的石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明黑色物质中有碳酸盐。

【解析】

镁条和空气中的氮气反应生成氮化镁，化学方程式为：；产生的白色固体比淡黄色固体多，说明镁和氧气更容易发生反应，氧气的化学性质比氮气更活泼；

实验1：用 NaOH浓溶液洗涤空气除去二氧化碳，再加人2mL浓硫酸吸收水蒸气，空气中只剩氮气和氧气，所以实验1的目的是检验镁条变黑是否与氧气有关；

实验2：只加入NaOH浓溶液除去空气中的二氧化碳，空气中还剩氮气、氧气和水蒸气，所以实验2的目的是检验镁条变黑是否与氧气和水蒸气有关；

实验3：先加入2mL浓硫酸吸收水蒸汽，再通入约4mLCO2，空气中还剩氮气、氧气和二氧化碳，所以实验3的目的是检验镁条变黑是否与氧气和二氧化碳有关；

实验4：先加入4mL饱和Na2SO3溶液除去氧气，再充满CO2，空气中还剩氮气、水蒸气和二氧化碳，所以实验4的目的是检验镁条变黑是否与水蒸气和二氧化碳有关；

实验5：先加入2mL蒸馏水，再通入约4mL CO2，空气中还剩氮气、氧气、水蒸气和二氧化碳，所以实验5的目的是检验镁条变黑是否与氧气、水蒸气和二氧化碳有关；

根据控制变量法分析，要得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论，实验的唯一变量是有无二氧化碳，并且无二氧化碳的实验镁条不变黑，有二氧化碳的实验镁条变黑，所以符合条件的两个实验是实验2和实验5。

根据5个实验的实验现象可知，镁条变黑与氧气、水蒸气和二氧化碳都有关。

①在猜想假设时，同学们认为镁条变黑与N2无关，因为常温下氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质反应；

②实验1和实验2中，NaOH浓溶液的作用是吸收空气中的二氧化碳；

③欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐，可以取适量样品加入试管中，向试管中加入足量稀盐酸，并将产生的气体通入澄清的石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则证明黑色物质中有碳酸盐。