Question

某課外活動(dòng)小組根據(jù)Mg與CO₂的反應(yīng)原理，探究Mg與NO₂的反應(yīng)及固 體產(chǎn)物．該小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)Mg能在NO₂中燃燒，并對(duì)間體產(chǎn)物提出三種假設(shè)：

I．同體產(chǎn)物為MgO．
II．假設(shè)為

 

．
III．假設(shè)為：

 

．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
資料信息：2N0₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（1）如圖連接好儀器，裝藥品前如何檢驗(yàn)裝置的氣密性

 

．
（2）裝置B中盛裝的干燥劑可以是（填序號(hào)）

 

．
①濃硫酸②無(wú)水CaCl₂③堿心灰④五氧化二磷
（3）開始打開活塞k，讓A中反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間，待C中充滿紅綜色氣體后，關(guān)閉 活塞k，再點(diǎn)燃C處酒精燈，同時(shí)D中堿液盛的很滿，這樣做的H的都是

 

．
（4）E中收集到的氣體對(duì)氫氣的相對(duì)密度是14，該氣體是

 

．
（5）實(shí)驗(yàn)得到閥體殘留物的質(zhì)量是實(shí)驗(yàn)前Mg粉質(zhì)鋱的1.5倍，則假設(shè)

 

成立．C中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
（6）本實(shí)驗(yàn)中存在明顯缺陷，改進(jìn)措施是

 

．

Answer 1

分析：類比二氧化碳與金屬鎂的反應(yīng)，推斷二氧化氮與鎂反應(yīng)生成的固體的可能組成情況；
（1）依據(jù)連接裝置中的氣體壓強(qiáng)和液面變化分析判斷裝置氣密性；
（2）裝置C中盛裝的干燥劑不能和二氧化氮?dú)怏w反應(yīng)；
（3）裝置中充滿二氧化氮?dú)怏w，排出空氣防止干擾實(shí)驗(yàn)；
（4）根據(jù)密度與摩爾質(zhì)量成正比計(jì)算出E中收集到的氣體的摩爾質(zhì)量，再判斷氣體名稱；
（5）根據(jù)金屬鎂生成氧化鎂和氮化鎂的質(zhì)量關(guān)系確定混合物組成，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（6）二氧化氮有毒，能夠污染大氣，需要對(duì)尾氣進(jìn)行吸收．

解答：解：根據(jù)Mg與CO₂的反應(yīng)原理，Mg與NO₂的反應(yīng)的固 體產(chǎn)物可能情況為：I．固體產(chǎn)物為MgO；Ⅱ．固體產(chǎn)物為Mg₃N₂；III．固體產(chǎn)物為MgO和Mg₃N₂，
故答案為：Mg₃N₂；MgO和Mg₃N₂；
（1）連接裝置中的氣體壓強(qiáng)和液面變化分析判斷裝置氣密性，裝置組裝好后，檢驗(yàn)氣密性的方法是，對(duì)圓底燒瓶微熱，若插入氫氧化鈉溶液的導(dǎo)氣管口處冒氣泡，停止加熱，該導(dǎo)氣管中形成一段穩(wěn)定水柱，表示氣密性完好，
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞和活塞K，將導(dǎo)氣管末端插入水中，對(duì)錐形瓶（或C處反應(yīng)管）微熱，若導(dǎo)氣管口有氣泡，停止加熱，導(dǎo)氣管中進(jìn)入一段水柱，表示氣密性良好；
（2）裝置C是干燥二氧化氮?dú)怏w除去水蒸氣的作用，裝置C中盛裝的干燥劑不能和二氧化氮?dú)怏w反應(yīng)，是固體干燥劑，
①濃硫酸不是固體干燥劑，故①錯(cuò)誤；
②無(wú)水CaCl₂ 是中性干燥劑，不和二氧化氮?dú)怏w反應(yīng)，故②正確；
③堿石灰能與二氧化氮?dú)怏w發(fā)生反應(yīng)，不能夠用于干燥二氧化氮，故③錯(cuò)誤；
④五氧化二磷是固體酸性干燥劑，不與二氧化氮?dú)怏w反應(yīng)，可以干燥二氧化氮?dú)怏w，故④正確；
故選②④；
（3）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先讓A中反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間，待B中充滿紅棕色氣體后，再點(diǎn)燃B處酒精燈，目的是排凈裝置中的空氣，防止空氣干擾實(shí)驗(yàn)，
故答案為：排凈裝置中的空氣，防止空氣干擾實(shí)驗(yàn)；
（4）E中收集到的氣體對(duì)氫氣的相對(duì)密度是14，密度之比等于摩爾質(zhì)量之比，該氣體的摩爾質(zhì)量為2g/mol×14=28g/mol，結(jié)合反應(yīng)可知該氣體為N₂，
故答案為：N₂；
（5）假如固體為氧化鎂，根據(jù)關(guān)系式：Mg～MgO～O，反應(yīng)后固體增重了：

16

24

倍=

2

3

倍＞0.5倍，
假如固體為氮化鎂，根據(jù)關(guān)系式：Mg～

1

3

Mg₃N₂ ～

2

3

N，反應(yīng)后固體增重了：

2 3 ×14

24

倍=

7

18

倍＜0.5倍，
而現(xiàn)在金屬鎂增重了0.5倍，所以得到的固體為氧化鎂和氮化鎂的混合物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Mg+2NO₂

△   .

4MgO+N₂、3Mg+N₂

△   .

Mg₃N₂，
故答案為：假設(shè)Ⅲ；4Mg+2NO₂

△   .

4MgO+N₂、3Mg+N₂

△   .

Mg₃N₂；
（6）由于反應(yīng)結(jié)束后剩余的尾氣二氧化氮有毒，對(duì)空氣組成污染，所以應(yīng)該在活塞K處的導(dǎo)氣管插入NaOH溶液中，進(jìn)行尾氣吸收，
故答案為：活塞K處的導(dǎo)氣管插入NaOH溶液中，進(jìn)行尾氣吸收．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意實(shí)驗(yàn)基本操作的熟練掌握和準(zhǔn)確應(yīng)用，混合物成分的計(jì)算判斷解題關(guān)鍵，是高考中的常見(jiàn)題型，對(duì)學(xué)生的思維能力提出了較高的要求．有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和逆向思維能力．