Question

3．某課外活動小組探究鎂與CO₂、NO₂的反應(yīng)．
（1）實驗發(fā)現(xiàn)點燃的鎂條能在CO₂氣體中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生黑、白兩種固體，請用化學(xué)反應(yīng)方程式解釋該現(xiàn)象2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（2）該小組采用類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路對Mg與NO₂的反應(yīng)進行預(yù)測：寫出Mg與NO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$4MgO+N₂．
（3）設(shè)計實驗驗證猜測（用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫紙）

資料信息：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
①裝置A中的試劑是NaOH溶液．
②干燥管作用是吸收NO₂避免環(huán)境污染，裝置B的作用是收集N₂．
③實驗開始時正確的操作步驟是b→a→d→c．
a．通入NO₂    b．打開彈簧夾   c．點燃酒精燈
d．當硬質(zhì)玻璃管充滿紅綜色氣體后，關(guān)閉彈簧夾
（4）實驗結(jié)束時，同學(xué)們觀察到與預(yù)測相符合的現(xiàn)象，但當用水洗滌硬質(zhì)玻璃管時，固體遇水產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍．
①同學(xué)們認為硬質(zhì)玻璃管中還發(fā)生了另一個反應(yīng)，該反應(yīng)的方程式為3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂（或7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂）．
②請用化學(xué)方程式解釋加水產(chǎn)生該氣體的原因Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）黑色物質(zhì)為碳、白色物質(zhì)為氧化鎂，鎂在二氧化碳氣體中燃燒生成碳和氧化鎂；
（2）Mg與NO₂的反應(yīng)類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路寫出；
（3）①依據(jù)猜想鎂條在二氧化氮氣體中燃燒生成氮氣和氧化鎂，裝置中A的主要作用是吸收過量二氧化氮，依據(jù)反應(yīng)2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O分析應(yīng)選擇氫氧化鈉溶液；
②使裝置中充滿二氧化氮氣體，吸收過量的二氧化氮，防止污染空氣；B裝置是排水量氣法收集氮氣；
③應(yīng)先在裝置中充滿二氧化氮氣體再進行加熱，按照此操作順序進行連接；
（4）①鎂在二氧化氮氣體中反應(yīng)生成氧化鎂和氮氣，氮氣和鎂在加熱條件下也可以反應(yīng)生成氮化鎂；
②能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體為氨氣，氮化鎂和水反應(yīng)生成氨氣和氫氧化鎂沉淀．

解答 解：（1）點燃的鎂條能在CO₂氣體中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生黑、白兩種固體為氧化鎂和碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（2）類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路，鎂在二氧化氮氣體中反應(yīng)生成氧化鎂和氮氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$4MgO+N₂，
故答案為：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$4MgO+N₂；
（3）①依據(jù)反應(yīng)2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O分析，裝置A主要吸收多余的二氧化氮氣體，需要用氫氧化鈉溶液，
故答案為：NaOH溶液；
②干燥管是在充滿二氧化氮氣體過程中避免污染氣體排放到空氣中污染空氣，B裝置是排水量氣方法收集反應(yīng)生成的氮氣，
故答案為：吸收NO₂避免環(huán)境污染；收集N₂；
③應(yīng)先在裝置中充滿二氧化氮氣體再進行加熱，防止空氣的影響，所以實驗順序為badc，
故答案為：badc；
（4）①鎂在二氧化氮氣體中反應(yīng)生成氧化鎂和氮氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂，氮氣和鎂在加熱條件下也可以反應(yīng)生成氮化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂，
故答案為：7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂（或3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂）；
②固體遇水產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，該氣體能使?jié)駶櫟氖�蕊試紙變藍，證明生成的是氨氣，說明氮化鎂和水反應(yīng)生成氨氣和氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，
故答案為：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

點評 本題考查物質(zhì)性質(zhì)實驗的設(shè)計和實驗驗證方法和反應(yīng)現(xiàn)象的分析判斷，依據(jù)現(xiàn)象判斷產(chǎn)物是解題關(guān)鍵，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和逆向思維能力，題目難度中等．