Question

【題目】甲同學(xué)通過(guò)查詢資料知道，一定濃度的硝酸與鎂反應(yīng)時(shí)，可得到二氧化氮、一氧化氮、氮?dú)馊�種氣體。該同學(xué)用下列儀器組裝裝置來(lái)直接驗(yàn)證有二氧化氮、一氧化氮生成并制取氮化鎂 (假設(shè)實(shí)驗(yàn)中每步轉(zhuǎn)化均是完全的) 。查閱文獻(xiàn)得知：

①二氧化氮沸點(diǎn)為21.1 ℃、熔點(diǎn)為－11 ℃，一氧化氮沸點(diǎn)為－151 ℃、熔點(diǎn)為－164 ℃；

②鎂也能與二氧化碳反應(yīng)；

③氮化鎂遇水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣。

（1）實(shí)驗(yàn)中先打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，通過(guò)導(dǎo)管向裝置內(nèi)通入二氧化碳?xì)怏w以排出裝置內(nèi)的空氣，停止通入二氧化碳的標(biāo)志是________________________________。

（2）為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，所選用的儀器的正確連接方式是A→____________→E，確定還原產(chǎn)物中有二氧化氮的現(xiàn)象是______________________________________，實(shí)驗(yàn)中要多次使用裝置F，第二次使用F的目的是______________________________________________。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在D中產(chǎn)生預(yù)期現(xiàn)象的同時(shí)，C中溶液顏色慢慢褪去，試寫出C中反應(yīng)的離子方程式：________________________________。

（4）甲同學(xué)在A中開(kāi)始反應(yīng)時(shí)，馬上點(diǎn)燃B處的酒精燈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)B處的產(chǎn)品純度不高，原因是______________________________________。

（5）設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證鎂與硝酸反應(yīng)時(shí)確實(shí)有氮?dú)馍�成�?/span>__________________________。

Answer 1

【答案】（1）E中出現(xiàn)白色沉淀（2）D→C→F→B→F

A中有紅棕色氣體產(chǎn)生(或D中出現(xiàn)有色液體) 防止水蒸氣進(jìn)入B導(dǎo)致氮化鎂水解

（3）5NO＋4H＋＋3Mn===3Mn2＋＋5N＋2H2O

（4）裝置中充滿CO2，而加熱時(shí)CO2也能與Mg反應(yīng)

（5）取少量B中反應(yīng)后的固體放入試管中，再向試管中滴加適量的水并將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近試管口處，試紙變藍(lán)

【解析】

探究一定濃度的硝酸與Mg反應(yīng)產(chǎn)物：A三頸燒瓶中為鎂和硝酸反應(yīng)，可能得到NO2、NO、N2三種氣體，若產(chǎn)生二氧化氮?dú)怏w，A中有紅棕色氣體產(chǎn)生，NO2沸點(diǎn)為21.1℃，經(jīng)過(guò)D裝置冰鹽水冷卻生成的氣體，D中出現(xiàn)有色液體，C中盛放1%的酸性高錳酸鉀，若出現(xiàn)高錳酸鉀褪色，說(shuō)明有NO生成，經(jīng)過(guò)裝置F進(jìn)行氣體干燥，然后進(jìn)入裝置B進(jìn)行鎂和氮?dú)獾姆磻?yīng)，再經(jīng)過(guò)裝置F，防止水蒸氣進(jìn)入B導(dǎo)致氮化鎂水解，最后用氫氧化鋇吸收尾氣，據(jù)此解答。

（1）探究一定濃度的硝酸與Mg反應(yīng)產(chǎn)物，E裝置在該實(shí)驗(yàn)中為吸收尾氣裝置，實(shí)驗(yàn)中先打開(kāi)開(kāi)關(guān)K，通過(guò)導(dǎo)管向裝置內(nèi)通入CO2氣體以排出裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)E中出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明二氧化碳已經(jīng)充滿整個(gè)裝置，已經(jīng)全部排出裝置內(nèi)的空氣，需停止通入CO2；

（2）探究一定濃度的硝酸與Mg反應(yīng)產(chǎn)物：A三頸燒瓶中為鎂和硝酸反應(yīng)，可能得到NO2、NO、N2三種氣體，若有二氧化氮?dú)怏w產(chǎn)生，A中有紅棕色氣體產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)D裝置冰鹽水冷卻生成的氣體，D中出現(xiàn)有色液體，C中盛放1%的酸性高錳酸鉀，若出現(xiàn)高錳酸鉀褪色，說(shuō)明有NO生成，反應(yīng)為：5NO+4H++3MnO4-＝3Mn2++5NO3-+2H2O，經(jīng)過(guò)裝置F進(jìn)行氣體干燥，然后進(jìn)入裝置B進(jìn)行鎂和氮?dú)獾姆磻?yīng)，再經(jīng)過(guò)裝置F，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B導(dǎo)致氮化鎂水解，最后用氫氧化鋇吸收尾氣，所選用的儀器的正確連接方式是：A→D→C→F→B→F→E，氮化鎂易水解，第二次使用F的目的是防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入B導(dǎo)致氮化鎂水解；

（3）C中溶液顏色慢慢褪去，為NO和高錳酸根離子發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，該反應(yīng)中物質(zhì)的化合價(jià)變化：MnO4-→Mn2+，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)→+2價(jià)，一個(gè)MnO4-得5個(gè)電子；NO→NO3-，N由+2價(jià)變成+5價(jià)，一個(gè)NO分子失去3個(gè)電子，所以其最小公倍數(shù)為15，故MnO4-的計(jì)量數(shù)為3，NO的計(jì)量數(shù)為5，然后根據(jù)原子守恒配平其它元素，配平后的離子方程式為5NO+4H++3MnO4-＝3Mn2++5NO3-+2H2O；

（4）鎂條與二氧化碳發(fā)生置換反應(yīng)，生成碳與氧化鎂，反應(yīng)為2Mg+CO22MgO+C，所以在A中開(kāi)始反應(yīng)時(shí)，馬上點(diǎn)燃B處的酒精燈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)B處的產(chǎn)品純度不高，原因是裝置中充滿CO2，而加熱時(shí)CO2也能與Mg反應(yīng)；

（5）鎂與硝酸反應(yīng)時(shí)若有氮?dú)馍�成，則生成的氮?dú)夂玩V反應(yīng)生成氮化鎂，氮化鎂易水解生成氨氣，所以取少量B中反應(yīng)后的固體放入試管中，再向試管中滴加適量的水并將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近試管口處，試紙變藍(lán)，則檢驗(yàn)到氨氣，說(shuō)明鎂和硝酸反應(yīng)有氮?dú)馍�成�?/span>