Question

11．鎂與NO₂的反應(yīng)產(chǎn)物較復(fù)雜．某校課外活動(dòng)小組欲探究鎂與NO₂的反應(yīng)產(chǎn)物，提出了如下三種猜測：
甲：產(chǎn)物為MgO；   
乙：產(chǎn)物為Mg₃N₂；   
丙：產(chǎn)物為MgO、Mg₃N₂的混合物．
（1）實(shí)驗(yàn)前，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(jìn)行預(yù)測，寫出Mg與NO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式4Mg+2NO₂ $\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$4MgO+N₂．經(jīng)查閱資料得知：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O．針對甲乙丙三種猜想，該小組設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．（用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫紙）

（2）實(shí)驗(yàn)過程
①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)正確的操作步驟順序是badc（填寫字母代碼）．
a．通入NO₂      b．打開彈簧夾
c．點(diǎn)燃酒精燈    d．當(dāng)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)充滿紅棕色氣體后，關(guān)閉彈簧夾
②裝置A中的試劑是NaOH溶液．
③干燥管和裝置B的作用分別是吸收NO₂避免污染環(huán)境，收集N₂．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和討論
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．請?jiān)谙卤頇M線上寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論．
限選實(shí)驗(yàn)試劑：1mol/L硫酸、0.1mol/L鹽酸、蒸餾水、紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象
步驟1：實(shí)驗(yàn)完成后，將硬質(zhì)玻璃管冷卻至室溫、稱量，測得硬質(zhì)玻璃管中剩余固體的質(zhì)量為26.0g
步驟2：將剩余固體加入蒸餾水中	有白色沉淀和有刺激性氣味的氣體生成
步驟3：用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)步驟2中生成的氣體	該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán) 此空刪去
結(jié)論：經(jīng)分析可初步確定猜想丙（填“甲、乙或丙”）是正確的，據(jù)此寫出Mg與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式7Mg+2NO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg3N2．

Answer 1

分析 （1）鎂在二氧化碳?xì)怏w中燃燒生成碳和氧化鎂，Mg與NO₂的反應(yīng)類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路寫出；
（2）①應(yīng)先在裝置中充滿二氧化氮?dú)怏w再進(jìn)行加熱，按照此操作順序進(jìn)行連接；
②依據(jù)猜想鎂條在二氧化氮?dú)怏w中燃燒生成氮?dú)夂脱趸�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；
③使裝置中充滿二氧化氮?dú)怏w，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?dú)猓?br />（3）探究鎂與NO₂的反應(yīng)產(chǎn)物，提出了如下三種猜測：
甲：產(chǎn)物為MgO；
乙：產(chǎn)物為Mg₃N₂；
丙：產(chǎn)物為MgO、Mg₃N₂的混合物．
其中氮化鎂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂白色沉淀和氨氣，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

解答 解：（1）點(diǎn)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(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C，類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路，鎂在二氧化氮?dú)怏w中反應(yīng)生成氧化鎂和氮?dú)�，反�?yīng)的化學(xué)方程式為：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$4MgO+N₂，
故答案為：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$4MgO+N₂；
（2）①應(yīng)先在裝置中充滿二氧化氮?dú)怏w再進(jìn)行加熱，防止空氣的影響，所以實(shí)驗(yàn)順序?yàn)閎adc，
故答案為：badc；
②依據(jù)反應(yīng)2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O分析，裝置A主要吸收多余的二氧化氮?dú)怏w，需要用氫氧化鈉溶液，
故答案為：NaOH溶液；
③干燥管是在充滿二氧化氮?dú)怏w過程中避免污染氣體排放到空氣中污染空氣，B裝置是排水量氣方法收集反應(yīng)生成的氮?dú)猓?br />故答案為：吸收NO₂避免環(huán)境污染；收集N₂；
（3）實(shí)驗(yàn)完成后，將硬質(zhì)玻璃管冷卻至室溫、稱量，測得硬質(zhì)玻璃管中剩余固體的質(zhì)量為26.0g，將剩余固體加入蒸餾水中，有白色沉淀和有刺激性氣味的氣體生成，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)步驟2中生成的氣體，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)證明為氨氣，結(jié)合原子守恒可初步確定猜想產(chǎn)物為MgO、Mg₃N₂的混合物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象
步驟2：將剩余固體加入蒸餾水中；	有白色沉淀和有刺激性氣味的氣體生成；
步驟3：濕潤的紅色石蕊試紙；	該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)；
丙；7Mg+2NO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg3N2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法、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，注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程準(zhǔn)確性和完整性，題目難度中等．