Question

4．學(xué)習(xí)小組擬通過實(shí)驗(yàn)，探究Mg（NO₃）₂受熱分解的產(chǎn)物．
小組猜想：�。�固體產(chǎn)物可能有Mg（NO₂）₂、MgO、Mg₃N₂中的一種或幾種
ⅱ．氣體產(chǎn)物可能有NO₂、N₂、O₂中的一種或幾種
查得相關(guān)資料：a．Mg（NO₂）₂、Mg（NO₃）₂易溶于水，MgO難溶于水．
b.2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
c．Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑
（1）針對(duì)以上猜想，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)（圖中加熱、夾持儀器等裝置均省略）：

（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
Ⅰ．檢驗(yàn)上述裝置氣密性．
Ⅱ．稱取3.7gMg（NO₃）₂固體，置入硬質(zhì)玻璃管A中，打開K，通入一段時(shí)間N₂，并進(jìn)行相關(guān)物質(zhì)質(zhì)量稱量
Ⅲ．關(guān)閉K，用酒精燈持續(xù)給裝置A加熱，過程中各裝置內(nèi)溶液均未倒吸入其它裝置．
Ⅳ．待Mg（NO₃）₂完全分解，裝置冷卻至室溫，打開K，再緩慢通入一會(huì)N₂后并再稱量．稱得A中剩余固體質(zhì)量為1.0g，B、C、D、E、F中溶液質(zhì)量分別增加了2.3g、0.0g、0.1g、0.3g、0.05g．
Ⅴ．取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未出現(xiàn)明顯現(xiàn)象．
（3）回答問題
①小組預(yù)測(cè)一定有O₂生成，理由是N元素化合價(jià)降低，則一定存在化合價(jià)升高的元素，只能為氧元素失去電子生成O₂．
②N₂的電子式是，步驟Ⅱ中，通入一段時(shí)間N₂的目的是避免對(duì)分解產(chǎn)物O₂的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾．
③步驟Ⅲ中，裝置A內(nèi)若出現(xiàn)了紅棕色氣體，其化學(xué)式是NO₂．
④裝置C中若紅色始終未褪，其設(shè)計(jì)的目的是驗(yàn)證NO₂是否被吸收干凈，防止NO₂干擾后續(xù)對(duì)O₂的檢驗(yàn)．
⑤實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Mg（NO₃）₂分解時(shí)有O₂生成，其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中紅色溶液中有氣泡冒出，D中溶液褪色，用化學(xué)用語解釋，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是Na₂SO₃+H₂ONaHSO₃+NaOH、2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄．
⑥實(shí)驗(yàn)中Mg（NO₃）₂分解沒有N₂生成的理由是Mg（NO₃）₂的質(zhì)量與剩余固體、NO₂、O₂的質(zhì)量之和相等，已符合質(zhì)量守恒定律．
⑦M(jìn)g（NO₃）₂分解的化學(xué)方程式是2Mg（NO₃）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+4NO₂↑+O₂↑．
⑧裝置F中溶液質(zhì)量增加的原因是吸收空氣進(jìn)入的O₂所致．

Answer 1

分析 ①根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)有升高，一定也要降低角度進(jìn)行判斷；
②氮?dú)夥肿又泻�有氮氮三鍵，最外層滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；各裝置中都有氧氣，避免空氣中氧氣干擾實(shí)驗(yàn)；
③根據(jù)二氧化氮為紅棕色氣體分析；
④二氧化氮影響氧氣的檢驗(yàn)，所以檢驗(yàn)氧氣前先必須證明二氧化氮已經(jīng)除盡；
⑤若C中紅色溶液中有氣泡冒出，D中溶液褪色，則證明產(chǎn)物中有氧氣；分別寫出亞硫酸鈉水解、亞硫酸鈉被氧氣氧化的方程式；
⑥根據(jù)質(zhì)量守恒進(jìn)行判斷；
⑦根據(jù)以上分析可知，硝酸鎂分解生成氧化鎂、二氧化氮和氧氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的方程式；
⑧空氣中有氧氣，能夠?qū)�亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉導(dǎo)致溶液質(zhì)量增加．

解答 解：①M(fèi)g（NO₃）₂受熱分解生成的氮化物中，N元素的化合價(jià)降低，則一定有化合價(jià)升高的元素，根據(jù)硝酸鎂的組成可知，只能為-2價(jià)的氧元素失去電子生成氧氣，
故答案為：N元素化合價(jià)降低，則一定存在化合價(jià)升高的元素，只能為氧元素失去電子生成O₂；
②氮?dú)夥肿又泻�有氮氮三鍵，氮原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為：；
步驟Ⅱ中，通入一段時(shí)間N₂，目的是用氮?dú)馀懦鲅b置中空氣避免對(duì)產(chǎn)物氧氣檢驗(yàn)的干擾，
故答案為：；避免對(duì)分解產(chǎn)物O₂的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
③步驟Ⅲ中，裝置A內(nèi)若出現(xiàn)了紅棕色氣體，則該紅棕色氣體為NO₂，故答案為：NO₂；
④裝置D用于檢驗(yàn)氧氣，而二氧化氮能夠氧化亞硫酸鈉，影響了氧氣的測(cè)定，所以必須用裝置C驗(yàn)證NO₂是否被吸收干凈，防止NO₂干擾后續(xù)對(duì)O₂的檢驗(yàn)，
故答案為：驗(yàn)證NO₂是否被吸收干凈，防止NO₂干擾后續(xù)對(duì)O₂的檢驗(yàn)；
⑤若裝置C中紅色溶液中有氣泡冒出，且試管D中亞硫酸鈉的酚酞溶液褪色，則證明反應(yīng)產(chǎn)物中有氧氣，涉及的反應(yīng)有：亞硫酸鈉水解溶液呈堿性，所以滴有酚酞的溶液顯示紅色：Na₂SO₃+H₂O?NaHSO₃+NaOH、亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，導(dǎo)致溶液褪色，
故答案為：C中紅色溶液中有氣泡冒出，D中溶液褪色；Na₂SO₃+H₂O?NaHSO₃+NaOH、2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；
⑥稱取3.7gMg（NO₃）₂固體，反應(yīng)后剩余1g固體，B中增重2.3g為二氧化氮質(zhì)量，D、E增重的為氧氣，質(zhì)量為0.4g，總質(zhì)量恰好為3.7g，說明反應(yīng)產(chǎn)物中不會(huì)有氮?dú)馍�成�?br />故答案為：Mg（NO₃）₂的質(zhì)量與剩余固體、NO₂、O₂的質(zhì)量之和相等，已符合質(zhì)量守恒定律；
⑦取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未出現(xiàn)明顯現(xiàn)象，說明反應(yīng)產(chǎn)物中沒有氮化鎂和亞硝酸鎂，只能為氧化鎂，結(jié)合其它分析可知，硝酸鎂分解生成氧化鎂、二氧化氮?dú)怏w和氧氣，反應(yīng)方程式為：2Mg（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+4NO₂↑+O₂↑，
故答案為：2Mg（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+4NO₂↑+O₂↑；
⑧裝置F的作用是吸收空氣中氧氣，避免干擾實(shí)驗(yàn)測(cè)定，由于亞硫酸鈉與空氣中氧氣反應(yīng)生成硫酸鈉，導(dǎo)致試管F中溶液質(zhì)量增加，
故答案為：吸收空氣進(jìn)入的O₂所致．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>