Question

15．鎂是一種性質(zhì)活潑的金屬，請回答下列問題：
（1）甲組同學(xué)通過實驗探究Mg能否在CO₂氣體中燃燒，將鎂條在空氣中點燃后迅速插入盛有CO₂氣體的集氣瓶中，觀察到鎂條劇烈燃燒，瓶內(nèi)壁出現(xiàn)黑色固體顆粒等現(xiàn)象．寫出Mg在CO₂中燃燒的化學(xué)方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO
（2）乙組同學(xué)根據(jù)甲組實驗，推測Mg也能在NO₂中燃燒，可能產(chǎn)物為MgO、Mg₃N₂、和N₂．請通過下圖所給裝置及藥品來驗證反應(yīng)產(chǎn)物（夾持裝置省略，部分儀器可重復(fù)使用）．
已知：a．Mg₃N₂遇水強烈水解．
b．NO₂氣體能被NaOH吸收．
c.25℃時，電離常數(shù)：CH₃COOH的K_a=1.8×10^-5    NH₃•H₂O的K_a=1.8×10^-5
回答下列問題：

①乙組同學(xué)實驗裝置連接的正確順序為A→C→B→C→D（填裝置字母）；裝置C中盛放的試劑是無水CaCl₂．
②當(dāng)實驗過程中出現(xiàn)B中充滿紅棕色氣體現(xiàn)象時，才能開始加熱，確定產(chǎn)物中有N₂生成的實驗現(xiàn)象為裝置D的NaOH溶液中有氣泡逸出，導(dǎo)管出口處為無色無味氣體．
③裝置D中生成兩種物質(zhì)的量相等的鈉鹽，其離子方程式為2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O．
（3）設(shè)計實驗證明：
①產(chǎn)物中存在Mg₃N₂：取C中少量反應(yīng)產(chǎn)物，加入到水中產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，該氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍．
②Mg（OH）₂與NH₄⁺直接反應(yīng)而溶解：醋酸銨溶液呈中性，將①中加水后的溶液加熱，趕走NH₃后，再加入過量的CH₃COONH₄溶液，根據(jù)固體是否溶解分析判斷．

Answer 1

分析 （1）將鎂條在空氣中點燃后迅速插入盛有CO₂氣體的集氣瓶中，觀察到鎂條劇烈燃燒，瓶內(nèi)壁出現(xiàn)黑色固體顆粒生成碳單質(zhì)和氧化鎂白色固體；
（2）①裝置A：銅和濃硝酸制取二氧化氮，裝置C：干燥二氧化氮，防止水蒸氣干擾實驗，在加熱條件下將Mg和二氧化氮混合，然后再干燥氣體，裝置B：鎂條和二氧化氮反應(yīng)，裝置D：吸收二氧化氮；
②B中充滿紅棕色氣體再開始加熱，氮氣不溶于水，如果有氮氣，則能通過排水法收集到氣體；
③裝置D中生成兩種物質(zhì)的量相等的鈉鹽是二氧化氮和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水；
（3）①氮化鎂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣，氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色；
②醋酸銨溶液呈中性，將①中加水后的溶液加熱，趕走NH₃后，再加入過量的CH₃COONH₄溶液，根據(jù)固體是否溶解分析判斷．

解答 解：（1）Mg在CO₂中燃燒生成氧化鎂和碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO，
故答案為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO；
（2）①Mg能在NO₂中燃燒，產(chǎn)物為Mg₃N₂、Mg0和N₂，裝置A中Cu與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體NO₂，用裝置C干燥劑干燥，通入硬質(zhì)玻璃管B與鎂粉發(fā)生反應(yīng)，然后再干燥氣體，用D裝置除去多余的NO₂，故連接裝置的順序為：BCBED，用裝置C干燥劑干燥，通入硬質(zhì)玻璃管B與鎂粉發(fā)生反應(yīng)，然后再干燥氣體，裝置C中的作用是在B的兩側(cè)防止水蒸氣進入B中與產(chǎn)物Mg₃N₂反應(yīng)，可以選擇固體氯化鈣，
故答案為：C→B→C→D；無水CaCl₂；
②當(dāng)實驗過程中出現(xiàn)B中充滿紅棕色氣體現(xiàn)象時，才能開始加熱，氮氣不溶于水，如果有氮氣，則能通過排水法收集到氣體，所以確定產(chǎn)物中有N₂生成的實驗現(xiàn)象為D中試劑瓶中的水被氣體壓入燒杯中，裝置D的NaOH溶液中有氣泡逸出，導(dǎo)管出口處為無色無味氣體，
故答案為：B中充滿紅棕色氣體； 裝置D的NaOH溶液中有氣泡逸出，導(dǎo)管出口處為無色無味氣體；
③裝置D中生成兩種物質(zhì)的量相等的鈉鹽是二氧化氮和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O，
故答案為：2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O；
（3）①取C中少量反應(yīng)后的固體產(chǎn)物，加入到水中產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變成藍色，證明產(chǎn)物中存在Mg₃N₂，
故答案為：取C中少量反應(yīng)產(chǎn)物，加入到水中產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，該氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；
②NH₃•H₂O的電離常數(shù)與CH₃COOH電離常數(shù)相等，均為1.75×10^-5，所以醋酸銨溶液呈中性，將①中加水后的溶液加熱，趕走NH₃后，再加入過量的 CH₃COONH₄溶液，固體溶解，說明MgO和Mg（OH）₂溶于銨鹽溶液是與NH₄⁺直接反應(yīng)，不是與NH₄⁺水解出來的H⁺反應(yīng)，
故答案為：醋酸銨溶液呈中性，將①中加水后的溶液加熱，趕走NH₃后，再加入過量的CH₃COONH₄溶液，根據(jù)固體是否溶解分析判斷．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究，理解實驗原理、掌握實驗基本操作和鎂及其化合物性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．