Question

某化学小组同学做镁条在空气中燃烧实验时，发现生成物中还有少量黑色固体，针对这一现象及相关问题，他们开展了如下探究，请仔细阅读并参与他们的探究之旅。

（探究目的）探究黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的？

（查阅资料）1.稀有气体一般与其他物质反应 2.光亮的镁条与水反应，表面会生成白色固体。

（分析猜想）分析空气中各种成分，进行猜想：

(1)猜想①是氧气 猜想②是氮气 猜想③是__________________

（实验一）镁带与氧气的反应

(一)甲同学探究了影响过氧化氢制取氧气速度的某种因素，进行了三次实验并记录各收集相同体积氧气所需要的时间如下表

实验	过氧化氢的浓度	过氧化氢溶液质量/g	二氧化锰质量/g	收集时间/s
1	10%	20		40
2	15%	20	1	20
3	20%	X	1	12

(2)第 3 次实验中，X 的值应为_____

(3)实验结论：在相同条件下,___________________过氧化氢分解得越快。

(二)乙同学在量筒中盛满水，倒置于水槽中，通过分液漏斗把 20mL 某浓度的过氧化氢溶液加入锥形瓶中，记录量筒中气体的体积(如图 )。数据如下表：

时间/min	1	3	5	7	9	10
量筒读数/mL	60.0	82.0	88	89.5	90	90

(4)请根据以上过程和实验数据综合分析，最终生成氧气的体积是_____mL

(5)请在下面坐标图中绘制出 0～10 min 生成氧气体积随时间变化的曲线_____________。

(三)燃烧镁带，观察现象

将镁带打磨光亮，点燃伸入盛满氧气的集气瓶中，产生大量白烟，生成白色固体。实验结论：镁与氧气反应生成白色的氧化镁

（实验二）镁带与氮气反应

(一)收集氮气

(二)燃烧镁带，观察现象

将镁带打磨光亮，点燃伸入盛满氮气的集气瓶中，瓶内壁附着一层淡黄色的固体。

(6)实验结论：镁与氮气在点燃条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁(Mg3N2) 该反应的化学方程式是________

（探究结论 1）(7)综上分析，关于镁在空气中燃烧产生黑色固体的猜想是猜想__________(填序号)成立。

（探究结论 2）(8)如果用足量的镁代替红磷进行空气组成实验，实验测得氧气的体积分数比实际值______(填“偏大”或“偏小”)

（实验回顾）实验室常用红磷燃烧的方法测定空气中氧气含量(如图)，由于红磷需要在瓶外点燃再伸入瓶内，常常带来污染以及误差。

（实验改进）同学们选择了着火点更低的白磷，并对装置图做了改进(如图)。主要操作是：在实际容积为 180mL 的集气瓶里，先装进 50mL 的水，再按图连好仪器，按下热的玻璃棒，白磷立即被点燃。

(9)白磷从燃烧到熄灭冷却的过程中，瓶内水面的变化是______________

(10)若实验中无误差，最终集气瓶中水的体积为__________________mL

(11)集气瓶里预先装置的 50mL 水的作用，其一是为了加快集气瓶的冷却速度，其二则主要是_____________

（实验与交流）

(12)为了帮助同学们更好地理解空气中氧气含量的实验原理，老师利用传感器技术定时测定了实验装置(图 4)内的压强、温度和氧气浓度，三条曲线变化趋势如图 5 所示。Y 曲线表示的是_______________(填“温度”或“氧气浓度”或“压强”)变化趋势；X 曲线中 CD 段上升的原因是___________

Answer 1