Question

3．化學興趣小組為驗證質量守恒定律，做了鎂條在空氣中燃燒的實驗（如右圖），同學們觀察到鎂條在空氣中劇烈燃燒，發出耀眼的強光，產生的大量白煙彌漫到空氣中，最后在石棉網上得到一些白色固體．
（1）請寫出鎂條燃燒的化學方程式2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
（2）同學們通過稱量發現：在石棉網上收集到產物的質量小于鎂條的質量，有人認為這個反應不遵循質量守恒定律．你認為出現這樣實驗結果的原因可能是：生成的氧化鎂小顆粒（白煙）擴散到空氣中去了，使得生成物收集不全；
（3）小紅按右下圖裝置改進實驗，驗證了質量守恒定律，還發現產物中有少量黃色固體．
【提出問題】黃色固體是什么？
【查閱資料】①氧化鎂為白色固體；②鎂能與氮氣劇烈反應產生黃色的氮化鎂（Mg₃N₂）固體；③氮化鎂可與水反應產生氨氣，該氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．
【做出猜想】黃色固體是Mg₃N₂
【實驗探究】請設計實驗，驗證猜想

實驗操作	實驗現象及結論
取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口	試管中有氣體產生，濕潤的紅色石蕊試紙變藍．得出結論：黃色固體是Mg3N2

【反思與交流】①氮化鎂中氮元素的化合價是-3；
②空氣中N₂的含量遠大于O₂的含量，可是鎂條在空氣中燃燒產物MgO卻遠多于Mg₃N₂，合理的解釋是：氮氣化學性質不如氧氣活潑．
③同學們又聯想到氯氣在氧氣中能夠燃燒，于是對燃燒條件又有了新的認識：燃燒不一定需要氧氣參加．

Answer 1

分析 （1）根據化學反應的原理以及化學方程式的寫法來分析；
（2）化學變化都遵守質量守恒定律；
【實驗探究】根據氨氣的化學性質及氮化鎂的化學性質分析解答；
【反思與交流】①根據化合物中元素化合價的計算方法來分析；
②根據氮氣與氧氣的化學性質來分析；
③根據燃燒的條件來分析．

解答 解：（1）在點燃的條件下，鎂與氧氣反應生成氧化鎂；故填：2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
（2）所有的化學變化都遵守質量守恒定律，鎂條燃燒是化學變化，遵守質量守恒定律，燃燒后質量減少的原因是生成的氧化鎂小顆粒（白煙）擴散到空氣中去了，使得生成物收集不全；故填：生成的氧化鎂小顆粒（白煙）擴散到空氣中去了，使得生成物收集不全；
【實驗探究】根據題干信息，可將生成的固體物質放入水中，檢驗是否產生氨氣來進行判斷；具體實驗操作：將鎂條燃燒的產物放在一只試管中，加入少量的蒸餾水，然后將一濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察現象；若看到紅色的石蕊試紙變成藍色，說明黃色固體為氮化鎂；
故填：取少量黃色固體于試管中，加入適量的水，并將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口；試管中有氣體產生，濕潤的紅色石蕊試紙變藍．得出結論：黃色固體是Mg₃N₂；
【反思與交流】①在氮化鎂中鎂元素的化合價為+2價，設氮化鎂中氮元素的化合價為x，則（+2）×3+2x=0，x+-3；故填：-3；
②氧氣的化學性質比氮氣更活潑，鎂條更容易與氧氣發生反應；故填：氮氣化學性質不如氧氣活潑；
③氫氣在氯氣中可以燃燒，此反應中沒有氧氣參加，所以可以得出燃燒不一定需要氧氣參加這一新的認識；故填：燃燒不一定需要氧氣參加．

點評 在應用質量守恒定律時，一定要分清反應物和生成物，不能忽略氣體物質的質量．驗證質量守恒定律，條件的控制是關鍵，一般用密閉容器進行實驗，稱量前后容器的質量變化．