Question

已知鎂能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒生產(chǎn)氧化鐵和碳，現(xiàn)取a g鎂條，使bL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）CO₂和O₂混合氣體的，密閉容器中燃燒．
（1）在密閉容器中可能發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

（2）若反應(yīng)后容器內(nèi)CO₂有剩余，則容器內(nèi)的固體物質(zhì)中一定含有

 

（3）若反應(yīng)后容器中O₂有剩余，則容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量為

 

，CO₂和O₂的混合氣體中，氧氣的體積V（O₂）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）必須滿足的條件是

 

（4）若反應(yīng)后容器內(nèi)無(wú)氣體剩余，則容器內(nèi)固體物質(zhì)的質(zhì)量m的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：金屬與金屬材料

分析：（1）鎂在燃燒時(shí)先和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，當(dāng)氧氣完全反應(yīng)后，鎂再和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂，正確書寫化學(xué)方程式；
（2）若反應(yīng)后容器內(nèi)CO₂有剩余，推測(cè)產(chǎn)物；
（3）若氧氣有剩余，則鎂只和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，根據(jù)原子守恒計(jì)算；采用極限的方法計(jì)算；
（4）若容器中無(wú)氣體剩余，殘留固體中含有鎂，假設(shè)氣體全部為氧氣或二氧化碳，然后采用極限的方法解答；
若容器中無(wú)氣體剩余，殘留固體中沒(méi)有鎂剩余，說(shuō)明二者完全反應(yīng)．

解答：解：
（1）根據(jù)“鎂能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒生產(chǎn)氧化鐵和碳”，可知反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，故化學(xué)方程式為2Mg+CO₂

點(diǎn)燃  .

2MgO+C；
（2）鎂先和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，當(dāng)氧氣完全反應(yīng)后，鎂再和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂，若容器中剩余二氧化碳，二氧化碳可能參加反應(yīng)也可能不參加反應(yīng)，所以殘留固體物質(zhì)一定含有氧化鎂，可能含有碳；
（3）鎂的物質(zhì)的量=

ag

24g/mol

=

a

24

mol，若氧氣有剩余，則鎂只和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，根據(jù)原子守恒得n（Mg）=n（MgO），所以氧化鎂的質(zhì)量=

a

24

mol×40g/mol=

5a

3

g；
氧氣有剩余，氧氣的最小體積為大于和鎂完全反應(yīng)的體積，而小于氣體總體積，2Mg+O₂

點(diǎn)燃  .

2MgO，根據(jù)鎂和氧氣的關(guān)系式得當(dāng)鎂和氧氣恰好反應(yīng)時(shí)需要?dú)怏w氧氣物質(zhì)的量=

a

24

×

1

2

=

a

48

mol，則需要氧氣體積=

a

48

mol×22.4L/mol=

7a

15

L，所以氧氣的體積為b＞V（O₂）＞

7a

15

L，
（4）若容器中無(wú)氣體剩余，殘留固體中含有鎂，說(shuō)明鎂不足量，假設(shè)氣體全部是氧氣，氧氣完全反應(yīng)時(shí)固體質(zhì)量增加的質(zhì)量=

b

22.4

mol×32g/mol=

32b

22.4

g，則固體質(zhì)量為（a+

32b

22.4

）g；
假設(shè)氣體全部是二氧化碳，根據(jù)2Mg+CO₂

點(diǎn)燃  .

2MgO+C知，固體增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，所以固體增加的質(zhì)量=

b

22.4

mol×44g/mol=

44b

22.4

g，所以固體質(zhì)量為（a+

44b

22.4

）g，
則容器內(nèi)固體質(zhì)量為（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；
假設(shè)鎂和氧氣恰好反應(yīng)，固體的質(zhì)量為氧化鎂的質(zhì)量=

5a

3

，
假設(shè)鎂和二氧化碳恰好反應(yīng)，固體的質(zhì)量為鎂和二氧化碳的質(zhì)量=a+

ag

a+ 24g/mol 2

×1×44g/mol=

23a

12

g，
實(shí)際上固體質(zhì)量介于二者之間，為

5a

3

g＜m＜

23a

12

g，
故答案為：
（1）2Mg+CO₂

點(diǎn)燃  .

2MgO+C
（2）氧化鎂，可能含有碳
（3）

5a

3

g，b＞V（O₂）＞

7a

15

L
（4）（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；
或

5a

3

g＜m＜

23a

12

g，．

點(diǎn)評(píng)：本題以鎂為載體考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)鎂和氧氣、二氧化碳之間的反應(yīng)結(jié)合極限法來(lái)分析解答，明確鎂和氧氣、二氧化碳混合氣體反應(yīng)的先后順序是解本題關(guān)鍵，題目難度較大．