[题目]某小组做课本实验5-2时.发现生成物中有少许黑色固体.针对这一现象.他们开展了以下探究.请仔细阅读并完成探究报告.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:水蒸气,空气成分三:氮气, 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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】某小组做课本实验5-2（即镁在空气中燃烧）时，发现生成物中有少许黑色固体，针对这一现象，他们开展了以下探究，请仔细阅读并完成探究报告。

（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：水蒸气；

空气成分三：氮气；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化学方程式：___________；

（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）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高于最佳质量比时，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。

（实验二）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。

（实验三）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，这是利用液氧、液氮的________（填具体的物理性质）不同。

方法2：以下是获取氮气的方法及装置（装置中使用的固体药品均过量），其中得到氮气较纯的是____________（填字母）。

（二）燃烧镁带，观察现象

将0.72g打磨光亮的镁带在氮气中充分燃烧，实验结束后，集气瓶内壁附着一层淡黄色的固体，称得其质量为1.00g。

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，试根据数据求出氮化镁的化学式为___________（写出计算过程）。

（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二氧化碳反应产生的，该黑色固体是__________（写出化学式）。

【答案】 C 1:3 二氧化锰用量过多，氯酸钾的质量分数降低，反应物间的接触面积减小防止水暴沸排尽装置中的空气氢气沸点 B Mg3N2 C

【解析】

[实验一]（1）氯酸钾在二氧化锰作催化剂、加热条件下发生反应生成氯化钾、氧气，反应反应的化学方程式为：；

（2）收集一定体积的氧气，应该选用量筒，当集气瓶中的水较少时，水易从长导气管排出，故氧气从短导气管进入，导气管不能伸入量筒的底部，否则会占有一定的体积，影响氧气体积的测量，故方框内应选择图2气体收集装置中的C；

（3）分析上述数据可知，当二氧化锰与氯酸钾的质量比为1:3时，生成200mL氧气的时间是最短的，即反应速率最快，故利用此法制氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为1:3；

（4）二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速度变低的原因是二氧化锰用量过多，氯酸钾的质量分数降低，反应物间的接触面积减小。

[实验二]（1）装置A中放入几粒沸石或碎瓷片的目的是防止水暴沸；

（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，防止镁与空气中的气体反应；

（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，说明生成的气体具有可燃性，密度比空气的密度小，该气体是氢气；

[实验三]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，这是利用液氧、液氮的沸点不同。

方法2：硫磺是硫的俗称，硫、木炭燃烧都生成气体，使得到的氮气不纯，而红磷燃烧生成五氧化二磷固体，燃烧后无气体生成，可得到较纯的氮气，故选B。

（二）将0.72g打磨光亮的镁带在氮气中充分燃烧，实验结束后，集气瓶内壁附着一层淡黄色的固体，称得其质量为1.00g。根据质量守恒定律，参加反应的氮气的质量为：1.00g-0.72g=0.28g，故氮化镁中氮元素的质量为0.28g，，镁元素的质量为0.72g，设氮化镁的化学式为MgxNy，则，解得，氮化镁的化学式为Mg3N2。

[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二氧化碳反应产生的，该黑色固体是碳单质。

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