[题目]某学习小组做镁在空气中燃烧实验时.发现生成物中有黑色固体.针对这一现象及该反应的应用.他们开展了如下探究.请仔细阅读并完成下列探究报告.探究黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的.分析空气中各种成分.寻找猜想依据:空气成分一:氧气, 空气成分二:氮气, 空气成分三:水蒸气,空气成分四:二氧化碳,空气成分五:稀有气体:化学性质� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】某学习小组做镁在空气中燃烧实验时，发现生成物中有黑色固体，针对这一现象及该反应的应用，他们开展了如下探究，请仔细阅读并完成下列探究报告。

（探究目的）探究黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的。

（分析猜想）分析空气中各种成分，寻找猜想依据：

空气成分一：氧气；空气成分二：氮气；空气成分三：水蒸气；空气成分四：二氧化碳；空气成分五：稀有气体：化学性质很稳定，一般不与其它物质反应。

（实验一）镁带与氧气的反应

（一）制取氧气并探究氯酸钾和二氧化锰制氧气的实验中反应物与催化剂的最佳质量比。

实验中采用如图1、2所示装置，取20g氯酸钾，分成10等份，每份2g，分别装入10支试管中。在10支试管中分别加入不同质量的二氧化锰，分别测量二氧化锰与氯酸钾在不同质量比时，生成200mL氧气所消耗的时间。实验记录的数据如表：

实验编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
二氧化锰的质量/g	0.1	0.2	0.33	0.4	0.5	0.66	1	1.3	2	3
二氧化锰与氯酸钾的质量比	1：20	1：10	1：6	1：5	1：4	1：3	1：2	2：3	1：1	3：2
生成200mL氧气时间/秒	235	186	162	147	133	117	143	160	211	244

请回答下列问题：

（1）请写出该实验中发生反应的符号表达式：________；

（2）为了完成本实验，方框内应选择图2气体收集装置中的______（填字母）；

（3）分析上述数据，你认为利用此法制氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为_______；

（4）催化剂能影响化学反应速度，温度、反应物的浓度（或质量分数）、反应物接触面积等也会影响化学反应速度。分析上表数据，结合影响化学反应速度的因素分析当二氧化锰与氯酸钾的质量比低于最佳质量比时，反应速度变低的原因是_________。

（二）燃烧镁带，观察现象将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛满氧气的集气瓶中，产生大量白烟，生成白色固体。

实验结论：镁与氧气反应生成白色的氧化镁。写出该反应的符号表达式_______

（实验二）镁带与氮气的反应

（一）获取氮气：方法1：工业上把空气液化，然后蒸发，先蒸发出来的气体就是氮气；

方法2：实验室将氨气通过红热的氧化铜，可制得纯净的氮气和铜。属于化学变化的是____（填“方法1”或“方法2”）

（二）燃烧镁带，观察现象

将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛氮气的集气瓶中，瓶内壁附着一层淡黄色的固体。

实验结论：镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁，其中氮元素的化合价为-3，则氮化镁的化学式为_______

（实验三）镁带与水蒸气的反应

实验装置如下图所示：

（1）装置A中放入几粒沸石或碎瓷片的目的是__________；

（2）实验开始时，应先点燃A处酒精灯，等观察到水沸腾后，再点燃B处酒精灯，这样做的目的是_______；

（3）生成的气体通入肥皂液中，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中，说明生成的气体是_______；

实验结论：镁粉能和水蒸气反应，但装置B中并没有产生黑色固体

（探究结论）根据以上信息，可以推理得出镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中的_____反应产生的。

【答案】KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 C 1:3 氯酸钾与二氧化锰的接触面积小 Mg+O2MgO 方法2 Mg3N2 防止暴沸排尽装置中的空气氢气二氧化碳

【解析】

（1）高锰酸钾发生分解反应生成锰酸钾、二氧化锰、氧气，KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2（2）氧气进入装满水的集气瓶内，水被排出流进量筒中，量筒中水的体积等于收集到的氧气的体积，故选C。（3）生成200mL氧气，所用时间越短，说明反应速度越快，二氧化锰与氯酸钾的质量比为1:3时，所用时间最短，所以二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1:3。（4）当二氧化锰与氯酸钾的质量比低于最佳质量比时，反应速度变低的原因是氯酸钾与二氧化锰的接触面积小，因为反应物之间接触面积越大，反应速度越快。（二）镁与氧气反应生成氧化镁[实验二]（一）有新物质生成的变化是化学变化，方法二有新物质生成，所以是化学变化。（二）化合物中各元素化合价的代数和为零，设氮化镁的化学式为MgxNy，则（+2）×x+(-3)×y=0，解得=，所以氮化镁的化学式为Mg3N2。[实验三]（1）装置A中放入几粒沸石或碎瓷片的目的是防止液体暴沸。（2）实验开始时，应先点燃A处酒精灯，等观察到水沸腾后，再点燃B处酒精灯，这样做的目的是排尽装置中的空气。（3）化学反应前后元素的种类不变，反应物中有Mg、H、O元素，生成的气体通入肥皂液中，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，说明生成的气体具有可燃性，所以该气体是氢气。因为镁在空气中燃烧生成黑色固体，而氮化镁是淡黄色的固体，镁与水蒸气反应无黑色固体生成，镁不与稀有气体反应，所以黑色固体是镁与二氧化碳反应生成的。

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