Question

13．實驗室探究金屬Mg在NO_x中的燃燒產(chǎn)物．回答下列問題：
（1）推測金屬Mg在NO_x中的燃燒產(chǎn)物為MgO、N₂和Mg₃N₂，則反應的化學方程式為2xMg+2NO_x$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2xMgO+N₂、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
（2）設計下列裝置完成反應且驗證產(chǎn)物中有N₂（夾持裝置已略去，部分裝置可重復使用）．

①選擇圖中的裝置，按氣流方向?qū)⑵溥B接，用接口字母表示的順序為abcdebcghf．安裝儀器后，首先檢查裝置的氣密性，然后進行的操作是打開分液漏斗，待紅棕色氣體充滿整個裝置后 ．
②裝置A中儀器名稱為分液漏斗、平底燒瓶，反應的化學方程式為Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
③驗證產(chǎn)物中有N₂生成的現(xiàn)象為裝置D中氣體體積增大，水從廣口瓶流入燒杯中．
（3）檢驗Mg與NO_x反應產(chǎn)物中是否存在Mg₃N₂的操作、現(xiàn)象和結(jié)論為取裝置C中少量固體產(chǎn)物加入水中，若產(chǎn)生具有刺激性氣體（或能使?jié)駶櫡旨t色石蕊試紙變藍）的氣體，則證明產(chǎn)物中存在Mg₃N₂，否則不存在
 （4）Mg與NO_x反應的產(chǎn)物MgO能溶于NH₄Cl溶液且放出NH₃，推測其可能的原因．
甲同學認為NH₄Cl溶液存在水解平衡NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，因MgO+2H⁺═Mg²⁺+H₂O導致c（H⁺）減小，水解平衡右移導致NH₃•H₂O濃度增大，分解生成NH₃．
乙同學認為發(fā)生MgO+2NH₄⁺═Mg²⁺+H₂O+2NH₃↑而溶解．
請設計實驗探究乙同學的推測是否合理向MgO固體中加入過量的CH₃COONH₄溶液，若固體溶解且放出NH₃，則證明乙同學推測合理，否則乙通常推測不合理．

Answer 1

分析 （1）Mg在NO_x中的燃燒生成MgO、N₂，Mg與氮氣燃燒生成Mg₃N₂；
（2）驗證產(chǎn)物中有N₂：A裝置由銅粉和濃硝酸反應制備氮氧化物（Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+H₂O），經(jīng)過氯化鈣干燥后的氮氧化物與Mg份充分反應，干燥生成的氣體，由氫氧化鈉溶液吸收未反應完的氮氧化物后，將氣體通入水中，氮氣不溶于水，將D裝置中的水壓入燒杯中，為防止空氣中氮氣的干擾，故應先用A裝置生成的氮氧化物將裝置內(nèi)的空氣排盡，再與Mg發(fā)生反應；
（3）Mg₃N₂與水反應生成氨氣，檢驗是否生成氨氣即可檢驗Mg與NO_x反應產(chǎn)物中是否存在Mg₃N₂；
（4）甲同學的推測為銨根離子水解使溶液顯酸性，氧化鎂與酸性溶液反應，促進銨根離子水解生成氨氣，乙同學的推測為銨根離子與氧化鎂反應，取含有銨根離子的中性溶液即可檢驗甲乙同學推測的合理性．

解答 解：（1）Mg在NO_x中的燃燒生成MgO、N₂，反應為：2xMg+2NO_x$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2xMgO+N₂，Mg與氮氣燃燒生成Mg₃N₂，反應為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
故答案為：2xMg+2NO_x$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2xMgO+N₂、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（2）①A裝置由銅粉和濃硝酸反應制備氮氧化物，經(jīng)過氯化鈣干燥后的氮氧化物與Mg粉充分反應，干燥生成的氣體，由氫氧化鈉溶液吸收未反應完的氮氧化物后，將氣體通入水中，氮氣不溶于水，將D裝置中的水壓入燒杯中，故連接順序為abcdebdghf；為防止空氣中氮氣的干擾，安裝儀器后，首先檢查裝置的氣密性，先用A裝置生成的氮氧化物將裝置內(nèi)的空氣排盡，即：打開分液漏斗，待紅棕色氣體充滿整個裝置后，再與Mg發(fā)生反應；
故答案為：abcdebdghf；打開分液漏斗，待紅棕色氣體充滿整個裝置后；
②A中的儀器為分液漏斗、平底燒瓶；A中的反應為Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
故答案為：分液漏斗、平底燒瓶；Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
③氮氣不溶于水，D中氣體體積增大，可將D裝置中的水壓入燒杯中；
故答案為：裝置D中氣體體積增大，水從廣口瓶流入燒杯中；
（3）Mg₃N₂與水反應生成氨氣，檢驗是否生成氨氣即可，方法為：取裝置C中少量固體產(chǎn)物加入水中，若產(chǎn)生具有刺激性氣體（或能使?jié)駶櫡旨t色石蕊試紙變藍）的氣體，則證明產(chǎn)物中存在Mg₃N₂，否則不存在；
故答案為：取裝置C中少量固體產(chǎn)物加入水中，若產(chǎn)生具有刺激性氣體（或能使?jié)駶櫡旨t色石蕊試紙變藍）的氣體，則證明產(chǎn)物中存在Mg₃N₂，否則不存在；
（4）甲同學的推測為銨根離子水解使溶液顯酸性，氧化鎂與酸性溶液反應，促進銨根離子水解生成氨氣，乙同學的推測為銨根離子與氧化鎂反應，取含有銨根離子的中性溶液如醋酸銨可檢驗，方法為：向MgO固體中加入過量的CH₃COONH₄溶液，若固體溶解且放出NH₃，則證明乙同學推測合理，否則乙通常推測不合理；
故答案為：向MgO固體中加入過量的CH₃COONH₄溶液，若固體溶解且放出NH₃，則證明乙同學推測合理，否則乙通常推測不合理．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設計，側(cè)重考查學生知識綜合應用、根據(jù)實驗目的及物質(zhì)的性質(zhì)進行排列順、實驗基本操作能力及實驗方案設計能力，綜合性較強，注意把握物質(zhì)性質(zhì)以及對題目信息的獲取于使用，難度中等．