371.镁在氧气与氮气的混合气体中燃烧不仅生成氧化镁,还有少量的镁与氮气化合生成氮化镁。由此推知9g镁在氧气与氮气的混合气体中完全燃烧后所得产物的质量可能是[ ]g。

这是一道典型的化学计算题，主要考察**极值法（或称边界值法）**的应用。我们需要分别计算镁完全转化为氧化镁和完全转化为氮化镁时的质量，从而确定产物质量的取值范围。 ### 1. 解题思路分析 题目中提到镁在氧气和氮气的混合气体中燃烧，产物是氧化镁（$MgO$）和氮化镁（$Mg_3N_2$）的混合物。 * 如果镁只与氧气反应，产物质量达到一个极值（最大值或最小值，需计算判断）。 * 如果镁只与氮气反应，产物质量达到另一个极值。 * 实际产物是两者的混合物，因此总质量应介于这两个极值之间。 ### 2. 具体计算步骤 已知镁的质量 $m(Mg) = 9\text{ g}$。 镁的相对原子质量为 $24$。 #### 情况一：假设 9g 镁全部与氧气反应生成氧化镁 ($MgO$) 反应方程式： $$2Mg + O_2 \xrightarrow{\text{点燃}} 2MgO$$ 根据质量关系计算： * $Mg$ 的相对原子质量：$24$ * $MgO$ 的相对分子质量：$24 + 16 = 40$ 设生成 $MgO$ 的质量为 $x$： $$ \begin{align} 2 \times 24 & : 2 \times 40 \\ 48 & : 80 \\ 9\text{ g} & : x \end{align} $$ $$ \frac{48}{80} = \frac{9}{x} \implies x = \frac{9 \times 80}{48} = 15\text{ g} $$ 即：若全部生成 $MgO$，产物质量为 **15 g**。 #### 情况二：假设 9g 镁全部与氮气反应生成氮化镁 ($Mg_3N_2$) 反应方程式： $$3Mg + N_2 \xrightarrow{\text{点燃}} Mg_3N_2$$ 根据质量关系计算： * $3Mg$ 的质量份数：$3 \times 24 = 72$ * $Mg_3N_2$ 的相对分子质量：$3 \times 24 + 2 \times 14 = 72 + 28 = 100$ 设生成 $Mg_3N_2$ 的质量为 $y$： $$ \begin{align} 72 & : 100 \\ 9\text{ g} & : y \end{align} $$ $$ \frac{72}{100} = \frac{9}{y} \implies y = \frac{9 \times 100}{72} = 12.5\text{ g} $$ 即：若全部生成 $Mg_3N_2$，产物质量为 **12.5 g**。 ### 3. 确定取值范围 因为镁是在氧气和氮气的**混合气体**中燃烧，所以产物既有 $MgO$ 又有 $Mg_3N_2$。 因此，最终产物的总质量 $m$ 应介于纯 $Mg_3N_2$ 的质量和纯 $MgO$ 的质量之间： $$12.5\text{ g} < m < 15\text{ g}$$ *(注：题目说“还有少量”氮化镁，说明主要产物是氧化镁，但无论如何，只要两者共存，质量必然严格处于两个极值之间)* ### 4. 选项分析 * A. $10\text{ g}$：小于 $12.5\text{ g}$，不符合。 * B. $14.7\text{ g}$：在 $12.5\text{ g}$ 和 $15\text{ g}$ 之间，**符合**。 * C. $15.5\text{ g}$：大于 $15\text{ g}$，不符合。 * D. $16.3\text{ g}$：大于 $15\text{ g}$，不符合。 ### 结论 只有选项 B 的数值落在理论计算的范围内。 **答案：B**