Question

【題目】鎂條在空氣中久置表面會變黑。某小組同學設計并進行實驗，探究鎂條變黑的條件。

【查閱資料】常溫下，亞硫酸鈉（Na2SO3）可與O2發生化合反應。

【猜想與假設】常溫下，鎂條變黑可能與O2、CO2、水蒸氣有關。

【進行實驗】通過控制與鎂條接觸的物質，利用右圖裝置（鎂條長度為3cm，試管容積為20mL），分別進行下列5個實驗，并持續觀察20天。

編號	主要實驗操作	實驗現象
1	先充滿用NaOH濃溶液洗滌過的空氣 再加入2mL濃硫酸	鎂條始終無明顯變化
2	加入2mL NaOH濃溶液	鎂條始終無明顯變化
3	先加入2mL濃硫酸 再通入約4mL CO2	鎂條始終無明顯變化
4	先加入4mL飽和Na2SO3溶液 再充滿CO2	鎂條始終無明顯變化
5	先加入2mL蒸餾水 再通入約4mL CO2	鎂條第3天開始變黑 至第20天全部變黑

【解釋與結論】

（1）實驗1和2中，NaOH濃溶液的作用是____________（用化學方程式表示）。

（2）實驗1的目的是____________。

（3）實驗3中，試管內的氣體主要含有CO2、__________。

（4）得出“鎂條變黑一定與CO2有關”結論，依據的兩個實驗是___________（填編號）。

（5）由上述實驗可推知，鎂條變黑的條件是___________。

【反思與評價】

（6）在猜想與假設時，同學們認為鎂條變黑與N2無關，其理由是__________。

（7）欲進一步證明鎂條表面的黑色物質中含有碳酸鹽，所需要的試劑是__________。

【定量分析】小陸同學取了實驗室存放較久的1克鎂條和20克稀硫酸（足量）放入一支質量為30克的試管中，看到產生較多氣泡，等沒有氣泡后精確稱量，得到試管和內容物總質量為50.92克，小陸同學認為此反應產生的全部為氫氣。試幫小陸同學計算這1 克鎂條中還含有多少鎂？

__________

同學們經過討論一致認為在操作和稱量準確的情況下，實際含有的鎂要小于計算結果。請你分析可以有原因_____________________________________

Answer 1

【答案】 2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O 驗證氧氣與鎂條變黑的關系 氧氣，氮氣 2，5 鎂與氧氣，水，二氧化碳接觸 氮氣化學性質不活潑 稀鹽酸和石灰水 0.96克 氫氣中混有二氧化碳，水蒸汽等

【解析】（1）實驗1和2中，NaOH濃溶液的作用是2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O。（2）實驗1的目的是驗證只有氧氣，沒有二氧化碳和水時鎂條是否會變黑。（3）實驗3中，試管內的氣體主要含有CO2、氧氣，氮氣 。（4）得出“鎂條變黑一定與CO2有關”結論，依據的兩個實驗是2，5，兩者比較其它條件相同，只有二氧化碳的情況不同，且有二氧化碳的變黑，沒有二氧化碳的不變黑，故證明鎂條與二氧化碳有關。（5）由上述實驗可推知，鎂條變黑的條件是鎂與氧氣，水，二氧化碳接觸。(6). 氮氣化學性質不活潑，通常不發生化學反應，所以在猜想與假設時，可認為鎂條變黑與N2無關 (7). 驗證碳酸鹽的方法是：將樣品中加入適量稀鹽酸，如果生成氣體，將氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，證明樣品中有碳酸鹽。 (8). 由質量守恒定律可知反應前后物質的總質量不變，所以生成氫氣的質量為：1克+20+30克-50.92克=0.08g，設1 克鎂條中還含有鎂的質量為x，

Mg + H2SO4 == MgSO4 + H2↑

24 2

x 0.08g

24/x=2/0.08g x=0.96克

(9). 鎂條表面的黑色物質中含有碳酸鹽,加入酸時會生成二氧化碳，所以氫氣中混有二氧化碳，水蒸汽等，實際生成氫氣的質量小于0.08g，鎂的質量小于0.96g。