Question

19．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(fā)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，利用如圖裝置（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(xù)觀察20天．

編號	主要實驗操作	實驗現(xiàn)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2mLNaOH濃溶液	鎂條始終無明顯變化
3	先加入2mL濃硫酸再通入約4mLCO2	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4mLCO2	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CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O（用化學方程式表示）
（2）實驗1的目的是檢驗只用氧氣是否會使鎂條變黑
（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(jù)的兩個實驗是2、5（填編號）
（5）由上述實驗可推知，鎂條變黑的條件是水、二氧化碳、氧氣．
【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，其理由是氮氣的化學性質不活潑，很難與其它物質反應
（7）欲進一步證明鎂條表面的黑色物質中含有碳酸鹽，所需要的試劑是稀鹽酸和澄清的石灰水．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意，常溫下，鎂條變黑可能與O₂、CO₂、水蒸氣有關，進行分析解答．
（2）根據(jù)用NaOH濃溶液洗滌過的空氣中不含二氧化碳，進行分析解答．
（3）根據(jù)氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，濃硫酸檢驗吸水性，能除去水蒸氣，進行分析解答．
（4）得出“鎂條變黑一定與CO₂有關”結論，可結合控制變量法，進行分析解答．
（5）由通過控制與鎂條接觸的物質進行下列5個實驗，進行分析解答．
（6）根據(jù)氮氣的化學性質不活潑，進行分析解答．
（7）根據(jù)碳酸鹽的檢驗方法，進行分析解答．

解答 解：（1）常溫下，鎂條變黑可能與O₂、CO₂、水蒸氣有關，故要除去二氧化碳，氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）常溫下，鎂條變黑可能與O₂、CO₂、水蒸氣有關，先充滿用NaOH濃溶液洗滌過的空氣再加入2mL濃硫酸，除去了二氧化碳和水蒸氣，實驗1的目的是檢驗只用氧氣是否會使鎂條變黑．
（3）氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，濃硫酸檢驗吸水性，能除去水蒸氣，實驗3中，試管內的氣體主要含有CO₂、氧氣、氮氣．
（4）證明“鎂條變黑一定與CO₂有關”，依據(jù)的兩個實驗是2、5，加入2mLNaOH濃溶液，鎂條始終無明顯變化，說明氧氣、水蒸氣不是鎂條變黑的條件；先加入2mL蒸餾水再通入約4mLCO₂，鎂條第3天開始變黑至第20天全部變黑，說明鎂條變黑一定與CO₂有關．
（5）由上述分析，結合常溫下，亞硫酸鈉（Na₂SO₃）可與O₂發(fā)生化合反應，先加入4mL飽和Na₂SO₃溶液再充滿CO₂，能除去氧氣，鎂條始終無明顯變化，說明鎂條只與與二氧化碳、水接觸不會變黑；先加入2mL蒸餾水再通入約4mLCO₂，由上述實驗可推知，鎂條變黑的條件是水、二氧化碳、氧氣．
（6）在猜想與假設時，同學們認為鎂條變黑與N₂無關，因為氮氣的化學性質不活潑，很難與其它物質反應．
（7）欲進一步證明鎂條表面的黑色物質中含有碳酸鹽，可選用稀鹽酸和澄清的石灰水，若產生氣泡，氣體能使澄清的石灰水變渾濁，說明含有碳酸鹽．
故答案為：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；（2）檢驗只用氧氣是否會使鎂條變黑；（3）氧氣、氮氣；（4）2、5；（5）水、二氧化碳、氧氣；（6）氮氣的化學性質不活潑，很難與其它物質反應；（7）稀鹽酸和澄清的石灰水．

點評 本題有一定難度，明確實驗探究的目的，熟練掌握堿的化學性質、碳酸鹽的檢驗方法、常見氣體的性質等是正確解答本題的關鍵．