Question

镁条在空气中久置表面会变黑。某小组同学设计并进行实验，探究镁条变黑的条件。

【查阅资料】常温下，亚硫酸钠（Na₂SO₃）可与O₂发生化合反应。

【猜想与假设】常温下，镁条变黑可能与O₂、CO₂、水蒸气有关。

【进行实验】通过控制与镁条接触的物质，利用右图装置（镁条长度为3cm，试管容积为20mL），分别进行下列5个实验，并持续观察20天。

编号	主要实验操作	实验现象
1	先充满用NaOH浓溶液洗涤过的空气 再加入2mL浓硫酸	镁条始终无明显变化
2	加入2mL NaOH浓溶液	镁条始终无明显变化
3	先加入2mL浓硫酸 再通入约4mL CO2	镁条始终无明显变化
4	先加入4mL饱和Na2SO3溶液 再充满CO2	镁条始终无明显变化
5	先加入2mL蒸馏水 再通入约4mL CO2	镁条第3天开始变黑 至第20天全部变黑

【解释与结论】

（1）实验1和2中，NaOH浓溶液的作用是____________（用化学方程式表示）。

（2）实验1的目的是____________。

（3）实验3中，试管内的气体主要含有CO₂、__________。

（4）得出“镁条变黑一定与CO₂有关”结论，依据的两个实验是___________（填编号）。

（5）由上述实验可推知，镁条变黑的条件是___________。

【反思与评价】

（6）在猜想与假设时，同学们认为镁条变黑与N₂无关，其理由是__________。

（7）欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐，所需要的试剂是__________。

【定量分析】小陆同学取了实验室存放较久的1克镁条和20克稀硫酸（足量）放入一支质量为30克的试管中，看到产生较多气泡，等没有气泡后精确称量，得到试管和内容物总质量为50.92克，小陆同学认为此反应产生的全部为氢气。试帮小陆同学计算这1 克镁条中还含有多少镁？

__________

同学们经过讨论一致认为在操作和称量准确的情况下，实际含有的镁要小于计算结果。请你分析可以有原因_____________________________________

Answer

2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O 验证氧气与镁条变黑的关系 氧气，氮气 2，5 镁与氧气，水，二氧化碳接触 氮气化学性质不活泼 稀盐酸和石灰水 0.96克 氢气中混有二氧化碳，水蒸汽等

【解析】（1）实验1和2中，NaOH浓溶液的作用是2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O。（2）实验1的目的是验证只有氧气，没有二氧化碳和水时镁条是否会变黑。（3）实验3中，试管内的气体主要含有CO2、氧气，氮气 。（4）得出“镁条变黑一定与CO2有关”结论，依据的两个实验是2，5，两者比较其它条件相同，只有二氧化碳的情况不同，且有二氧化碳的变黑，没有二氧化碳的不变黑，故证明镁条与二氧化碳有关。（5）由上述实验可推知，镁条变黑的条件是镁与氧气，水，二氧化碳接触。(6). 氮气化学性质不活泼，通常不发生化学反应，所以在猜想与假设时，可认为镁条变黑与N2无关 (7). 验证碳酸盐的方法是：将样品中加入适量稀盐酸，如果生成气体，将气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，证明样品中有碳酸盐。 (8). 由质量守恒定律可知反应前后物质的总质量不变，所以生成氢气的质量为：1克+20+30克-50.92克=0.08g，设1 克镁条中还含有镁的质量为x，

Mg + H2SO4 == MgSO4 + H2↑

24 2

x 0.08g

24/x=2/0.08g x=0.96克

(9). 镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐,加入酸时会生成二氧化碳，所以氢气中混有二氧化碳，水蒸汽等，实际生成氢气的质量小于0.08g，镁的质量小于0.96g。

点睛：实验探究过程中要遵循控制变量原则，即对照的一组实验，只有研究因素不同，其它所有影响因素都要相同。