Question

7．固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復雜．某學習小組以Mg（NO₃）₂為研究對象，擬通過實驗探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想：
甲：Mg（NO₂）₂、NO₂、O₂乙：MgO、NO₂、O₂  丙：Mg₃N₂、O₂�。篗gO、NO₂、N₂
（1）實驗前，小組成員經(jīng)討論認定猜想丁不成立，理由是不符合氧化還原反應原理（或只有化合價降低，無化合價升高）．
查閱資料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
針對甲、乙、丙猜想，設計如圖所示的實驗裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）：

（2）實驗過程
①儀器連接后，放入固體試劑之前，如何檢查裝置氣密性關閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，停止加熱后，有一段水柱回流入導管內(nèi)，表明裝置氣密性良好．
②稱取Mg（NO₃）₂固體3.79g置于A中，加熱前通入N₂以驅盡裝置內(nèi)的空氣，其目的是避免對產(chǎn)物O₂的檢驗產(chǎn)生干擾；關閉K，用酒精燈加熱時，正確操作是先移動酒精燈預熱硬質(zhì)玻璃管然后將酒精燈固定在硬質(zhì)═璃管中固體部位下加熱．
③觀察到A 中有紅棕色氣體出現(xiàn)，C、D 中未見明顯變化．
④待樣品完全分解，A 裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質(zhì)量為1.0g
⑤取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未見明顯現(xiàn)象．
（3）實驗結果分析討論
①根據(jù)實驗現(xiàn)象和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認猜想乙是正確的．
②根據(jù)D 中無明顯現(xiàn)象，一位同學認為不能確認分解產(chǎn)物中有O₂，因為若有O₂，D中將發(fā)生氧化還原反應：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄（填寫化學方程式），溶液顏色會褪去；小組討論認定分解產(chǎn)物中有O₂存在，未檢側到的原因是O₂在通過裝置B時已參與反應（或其它合理答案）．
③小組討論后達成的共識是上述實驗設計仍不完善，需改進裝置進一步研究．

Answer 1

分析 實驗探究Mg（NO₂）₂熱分解的產(chǎn)物：實驗前需要檢驗裝置的氣密性，連接儀器后，關閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，證明裝置氣密性良好，加熱前通入N₂，利用氮氣提供惰性環(huán)境，避免空氣成分干擾，裝置A：Mg（NO₂）₂熱分解，裝置B：A中出現(xiàn)的紅棕色氣體和濃氫氧化鈉反應，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，吸收二氧化氮，裝置C：檢驗二氧化氮是否除盡，檢驗氨氣存在，裝置D：檢驗氧氣存在，裝置E：尾氣吸收，防止空氣中進入裝置．
（1）選項中都涉及N元素的化合價的變化，為氧化還原反應，應滿足氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等，以此解答；
（2）①設法使裝置內(nèi)外形成氣壓差是氣密性檢查的常用手段，該題可利用封閉氣體的熱脹冷縮進行氣密性檢驗；
②甲、乙、丙中都有氧氣，避免空氣中氧氣干擾；根據(jù)加熱試管的操作要求完成；
（3）①根據(jù)硝酸鎂的反應現(xiàn)象結合固體質(zhì)量差量法進行計算，確定固體的分解方式；
②D中亞硫酸鈉具有還原性，能夠和氧氣反應生成硫酸鈉，溶液褪色；二氧化氮和水和氧氣生成硝酸，會消耗氧氣．

解答 解：（1）Mg（NO₂）₂中氮元素化合價為+5價，而�。篗gO、NO₂、N₂，由于產(chǎn)物中氮元素NO₂（+4價）、N₂（0價），無其它化合價變化，為化合價只有降低情況，沒有升高，不滿足氧化還原反應的特征，
故答案為：不符合氧化還原反應原理（或只有化合價降低，無化合價升高）；
（2）①該實驗連接儀器后，利用封閉氣體受熱體積膨脹進行檢驗裝置的氣密性，方法為：關閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，證明裝置氣密性良好，
故答案為：①關閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E 中有氣泡連續(xù)放出，停止加熱后，有一段水柱回流入導管內(nèi)，表明裝置氣密性良好；
②由于甲乙丙猜想中產(chǎn)物都有氧氣，沒有氮氣，用氮氣排出裝置中空氣避免對產(chǎn)物氧氣檢驗的干擾，集中加熱前先預熱硬質(zhì)試管，然后固定在管中固體部位下加熱，
故答案為：避免對產(chǎn)物O₂的檢驗產(chǎn)生干擾；移動酒精燈預熱硬質(zhì)玻璃管；
（3）①硝酸鎂分解，紅棕色氣體是二氧化氮，鎂元素不會還是硝酸鎂形式，所以甲錯誤，稱取Mg（NO₃）₂固體3.7g即0.025mol置于A中，測得剩余固體的質(zhì)量為1.0g，則固體減少的質(zhì)量是2.7g，硝酸鎂的分解反應為：2Mg（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2 MgO+4NO₂↑+O₂↑，乙正確，
故答案為：乙；
②亞硫酸鈉和氧氣的反應，反應方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，小組討論認定分解產(chǎn)物中有O₂存在，未檢測到的原因是，二氧化氮和水和氧氣生成硝酸：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，即O₂在通過裝置B時已參與反應，
故答案為：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；O₂在通過裝置B時已參與反應（或其它合理答案）．

點評 本題探究硝酸鎂分解產(chǎn)物，提出假想，通過實驗驗證，涉及了化學方程式的書寫、基本實驗操作的考查等，本題難度中等，有利于提高學生運用所學知識的能力及化學實驗能力．