Question

【題目】興趣小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)鎂條在空氣中久置表面會(huì)變黑，同學(xué)們對(duì)鎂條變黑的條件及生成物進(jìn)行了相關(guān)的探究。

（一）鎂條變黑條件的探究

（查閱資料）常溫下，亞硫酸鈉（Na2SO3）可與O2發(fā)生化合反應(yīng)。

（猜想與假設(shè)）常溫下，鎂條變黑可能與O2、CO2、水蒸氣有關(guān)。

（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）通過(guò)控制與鎂條接觸的物質(zhì)，利用如圖裝置（鎂條長(zhǎng)度為3cm，試管容積20mL），分別進(jìn)行下列5個(gè)實(shí)驗(yàn)，并持續(xù)觀察20天。

編號(hào)	主要實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
1	先充滿用NaOH濃溶液洗滌過(guò)的空氣再加入2mL濃硫酸	鎂條始終無(wú)明顯變化
2	加入2mLNaOH濃溶液	鎂條始終無(wú)明顯變化
3	先加入2mL濃硫酸再通入約4mLCO2	鎂條始終無(wú)明顯變化
4	先加入4mL飽和Na2SO3溶液再充滿CO2	鎂條始終無(wú)明顯變化
5	先加入2mL蒸餾水再通入約4mLCO2	鎂條第3天開(kāi)始變黑至20天全部變黑

（解釋與結(jié)論）

（1）實(shí)驗(yàn)1和2中，NaOH濃溶液的作用是_____（用化學(xué)方程式表示）。

（2）實(shí)驗(yàn)3中，試管內(nèi)的氣體主要含有CO2、_____。

（3）得出“鎂條變黑一定與CO2有關(guān)”結(jié)論，依據(jù)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是_____（填編號(hào)）。

（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，興趣小組同學(xué)得出結(jié)論：鎂條表面黑色物質(zhì)的形成與_____有關(guān)。

（反思與評(píng)價(jià)）

（5）在猜想與假設(shè)時(shí)，同學(xué)們認(rèn)為鎂條變黑與N2無(wú)關(guān)，其理由是_____。

（二）對(duì)鎂條變黑后生成物的探究

興趣小組同學(xué)查閱資料，了解到鎂條表面的黑色物質(zhì)是一種混合物，其中主要成分堿式碳酸鎂可表示為a Mg(OH)2·b MgCO3·c H2O。

（查閱資料）①Mg(OH)2、MgCO3受熱易分解，各生成對(duì)應(yīng)的兩種氧化物；

②堿石灰是CaO和NaOH的固體混合物。

（進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）興趣小組同學(xué)為進(jìn)一步確定堿式碳酸鎂組成，稱(chēng)取購(gòu)買(mǎi)的堿式碳酸鎂固體18.2g；裝入硬質(zhì)玻璃管，按如下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（假設(shè)裝置A、C、D中所裝藥品均足量）。

步驟一：連接A和B，打開(kāi)活塞，通入空氣；

步驟二：點(diǎn)燃酒精燈，依次連接裝置A→B→_____→_____（填“C”，“D”）；

步驟三：待裝置B中固體完全反應(yīng)后，停止加熱，繼續(xù)通入空氣，直至冷卻。反應(yīng)前后稱(chēng)量相關(guān)裝置和物質(zhì)的總質(zhì)量，其數(shù)據(jù)如下表：

	反應(yīng)前	反應(yīng)后
C：試管和所盛溶液	45.0g	48.6g
D：干燥管和固體	75.8g	82.4g

（解釋與結(jié)論）

（1）“步驟三”中，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通入空氣的目的是_____（寫(xiě)一條）。

（2）假設(shè)上述數(shù)據(jù)均準(zhǔn)確，通過(guò)計(jì)算可得：該堿式碳酸鎂中a:b:c=_____。

（3）有同學(xué)提出，在“步驟二”連接裝置的最末端應(yīng)再接一套裝有堿石灰的裝置，這樣改進(jìn)的目的是_____。

Answer 1

【答案】2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 氧氣（O2） 2和5 H2O、CO2、O2 氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下很難和Mg反應(yīng) C D 將殘留在裝置中的H2O和CO2帶入吸收裝置C、D中，使生成的氣體全部被吸收 1：3：3 防止外界空氣進(jìn)入裝置D中，影響D的增重的測(cè)定

【解析】

（一）[解釋與結(jié)論]

（1）氫氧化鈉可以與二氧化碳反應(yīng)，故可用于吸收空氣中的二氧化碳，故實(shí)驗(yàn)1和2中，NaOH濃溶液的作用是吸收二氧化碳，其化學(xué)方程式為：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；故填：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

（2）實(shí)驗(yàn)3中加入了濃硫酸，氣體中不含有水蒸氣，加入了4mLCO2，所以主要參與反應(yīng)的氣體是O2和CO2；故填：氧氣（O2）

（3）要證明鎂條變黑需要二氧化碳，需要用所有條件都具備的實(shí)驗(yàn)與只缺少二氧化碳的實(shí)驗(yàn)對(duì)照，因此選編號(hào)2、5的實(shí)驗(yàn)；故填：2和5

（4）根據(jù)對(duì)照的結(jié)果，可以知道鎂條變黑與H2O、CO2、O2有關(guān)；故填：H2O、CO2、O2

[反思與評(píng)價(jià)]

（5）由于氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下很難和Mg反應(yīng)，因此在猜想與假設(shè)時(shí)，同學(xué)們認(rèn)為鎂條變黑與N2無(wú)關(guān)；故填：氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下很難和Mg反應(yīng)

（二）[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]

步驟二：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理，堿式碳酸鎂分解產(chǎn)生H2O、CO2，因此用吸收劑吸收生成物時(shí)先用濃硫酸吸收H2O后用堿石灰吸收CO2；故填：C；D

[解釋與結(jié)論]

（1）由于需要準(zhǔn)確測(cè)定水蒸氣和二氧化碳的質(zhì)量，因此“步驟三”中，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通入空氣將殘留在裝置中的H2O和CO2帶入吸收裝置C、D中，使生成的氣體全部被吸收；故填：將殘留在裝置中的H2O和CO2帶入吸收裝置C、D中，使生成的氣體全部被吸收

（2）從題目中的數(shù)據(jù)可知，生成m(H2O)48.6g-45.0g=3.6g，生成m(CO2)82.4g-75.8g=6.6g，生成(MgO)18.2g-3.6g-6.6g=8g。可以計(jì)算出H2O、CO2、MgO的分子個(gè)數(shù)比是4:3:4。根據(jù)堿式碳酸鎂分解的化學(xué)方程式為：aMg(OH)2·bMgCO3·cH2O(a+b)MgO+bCO2↑+(a+c)H2O可知，（a+b）：b：（a+c）=4：3：4，因此a：b：c=1：3：3；故填：1：3：3

（3）為了防止外界空氣進(jìn)入裝置D中，影響D的增重的測(cè)定，需要在“步驟二”連接裝置的最末端應(yīng)再接一套裝有堿石灰的裝置；故填：防止外界空氣進(jìn)入裝置D中，影響D的增重的測(cè)定