Question

11．鎂與NO₂的反應(yīng)產(chǎn)物較復(fù)雜．某校課外活動小組欲探究鎂與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）實驗前，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．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)計如圖所示的實驗裝置．（用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫紙）

（2）實驗過程
①實驗開始時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）實驗結(jié)果分析和討論
設(shè)計實驗方案，進行實驗．請在下表橫線上寫出實驗步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論．
限選實驗試劑：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

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象
步驟1：實驗完成后，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氣體再進行加熱，按照此操作順序進行連接；
②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；
③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）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)計實驗．

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

實驗步驟	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．

點評 本題考查物質(zhì)性質(zhì)實驗的設(shè)計和實驗驗證方法、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，注意實驗設(shè)計的過程準(zhǔn)確性和完整性，題目難度中等．