《2025年新课程新教材导航学九年级化学上册科学版》

13.（12 分）化学兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。同学们观察到镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的强光，产生的大量白烟弥漫到空气中，最后在陶土网上得到一些白色固体。
(1)请写出镁条燃烧的化学方程式：$2Mg + O₂\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2MgO$。
(2)同学们通过称量发现：在陶土网上收集到产物的质量小于镁条的质量，有人认为这个反应不遵循质量守恒定律。你认为出现这样实验结果的原因可能是生成的部分固体扩散到空气中，无法称量其质量。若在密闭容器内进行该实验，将生成物全部收集起来称量，跟镁条质量相比较，生成物的质量变大(填“变大”、“变小”或“不变”)，原因是根据质量守恒定律，生成氧化镁的质量等于镁条质量和氧气质量之和，因此氧化镁的质量大于镁条的质量。
（3）小红按图 1 装置改进实验，验证了质量守恒定律，还发现产物中有少量黄色固体。

【提出问题】黄色固体是什么？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应产生黄色的氮化镁（Mg₃N₂）固体；③氮化镁可与水反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【作出猜想】黄色固体是 Mg₃N₂。
【实验探究】请设计实验，验证猜想。

【反思与交流】①氮化镁中氮元素的化合价是-3。
②空气中 N₂ 的含量远大于 O₂ 的含量，可是镁条在空气中燃烧的产物 MgO 却远多于 Mg₃N₂，合理的解释是氧气的化学性质比氮气活泼。
③能否用镁条替代红磷测定空气中氧气的含量？______。原因是______________________________。
【拓展延伸】
为了证明镁可以在氮气中燃烧生成氮化镁，小红又设计了如下方案进行验证。
步骤 1：用盛水的水槽，无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图 2 所示的装置；另准备一个有一根铜丝穿过的胶塞，铜丝末端固定一根镁条。

步骤 2：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好胶塞；待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升。
步骤 3：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平；点燃镁条，迅速更换胶塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放出热量；待冷却后广口瓶内水位继续上升。
①步骤 1 的目的是排除氧气的干扰。
②写出镁在氮气中燃烧生成氮化镁的化学方程式：$3Mg + N₂\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Mg₃N₂$。
③2.40 g 镁条在空气中完全燃烧，所得全部固体质量不可能是AB(填字母序号)。
A. 3.33 g
B. 4.00 g
C. 3.90 g
D. 3.96 g

答案： $13.(1)2Mg + O₂\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2MgO (2)$生成的部分固体扩散到空气中，无法称量其质量 变大 根据质量守恒定律，生成氧化镁的质量等于镁条质量和氧气质量之和，因此氧化镁的质量大于镁条的质量
(3)【实验探究】产生气泡，湿润的红色石蕊试纸变蓝 【反思与交流】①-3 ②氧气的化学性质比氮气活泼 ③不能 因为镁不但能和空气中的氧气反应，还能与氮气发生反应 【拓展延伸】①排除氧气的干扰$ ②3Mg + N₂\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Mg₃N₂ ③AB$