Question

14．Mg能在NO₂中燃燒，產(chǎn)物為Mg₃N₂、Mg0和N₂．某科學(xué)小組通過實驗驗證反應(yīng)產(chǎn)物并探究產(chǎn)物的比例關(guān)系．
資料信息：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O；Mg₃N₂+6H₂0═3Mg（OH）₂+2NH₃↑，限用如下裝置實驗（夾持裝置省略，部分儀器可重復(fù)使用）

（1）裝置連接的順序為B→A→E→A→F→C→D（填字母序號）．
（2）下列描述正確的是BC（填寫序號）．
A．濃硝酸需保存在棕色試劑瓶中，其目的是放置其揮發(fā)
B．連接好儀器，裝入藥品前需要檢驗裝置氣密性
C．裝置A中盛裝的藥品可以為無水CaCl₂
D．裝置F中NaOH可以用Ca（OH）₂代替，裝置D可用量筒代替
（3）寫出濃硝酸與銅反應(yīng)的離子方程式Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2H₂O+NO₂↑．
（4）驗證產(chǎn)物中存在Mg₃N₂的具體實驗操作為取少量反應(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．
（5）假設(shè)實驗結(jié)束后裝置F中的溶質(zhì)只有NaNO₃和NaNO₂，則溶液中的離子濃度由大到小的順序為（已知HNO₂為弱酸）：Na⁺＞NO₃^-＞NO₂^-＞OH^-＞H⁺．
（6）已知裝置E中初始加入Mg粉質(zhì)量為26.4g，在足量的NO₂中充分燃燒，實驗結(jié)束后，硬質(zhì)管冷卻至室溫、稱量，測得硬質(zhì)管玻璃管中剩余固體的質(zhì)量為42.0g，產(chǎn)生N₂的體積為2240mL（標準狀況），寫出玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂．

Answer 1

分析 （1）Mg能在NO₂中燃燒，產(chǎn)物為Mg₃N₂、Mg0和N₂，裝置B中Cu與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體NO₂，用裝置A干燥劑干燥，通入硬質(zhì)玻璃管E與鎂粉發(fā)生反應(yīng)，用F裝置除去多余的NO₂，裝置C和D排水法收集N₂，為防止F中的水份進入裝置使氮化鎂水解，在F裝置前也要連A裝置干燥，據(jù)此判斷連接裝置的順序；
（2）A．濃硝酸需保存在棕色試劑瓶中，是由于濃硝酸見光或受熱易分解；
B．該實驗是有氣體參加的，所以連接好儀器，裝入藥品前需要檢驗裝置氣密性；
C．裝置A的目的主要是吸收二氧化氮氣體中的水份，所以A中盛裝的藥品可以為無水CaCl₂；
D．氫氧化鈣的溶解度比較小，能吸收的二氧化氮比較少，據(jù)此判斷；
（3）濃硝酸與銅反應(yīng)生成二氧化氮、硝酸銅和水，據(jù)此書寫離子方程式；
（4）取少量反應(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，確定產(chǎn)物中有氮氣生成的實驗現(xiàn)象為裝置C中收集到大量氣體；
（5）裝置F中的溶質(zhì)只有NaNO₃和NaNO₂，且它們的物質(zhì)的量比為1：1，HNO₂為弱酸，所以亞硝酸根離子發(fā)生水解，溶液呈堿性，即氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，據(jù)此判斷；
（6）已知裝置E中初始加入Mg粉質(zhì)量為13.2g，物質(zhì)的量=$\frac{26.4g}{24g/mol}$=1.1mol，在足量的NO₂中充分燃燒，實驗結(jié)束后，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42.0g為氮化鎂和氧化鎂，產(chǎn)生N₂的體積為2240mL（標準狀況）物質(zhì)的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
設(shè)生成Mg₃N₂的物質(zhì)的量為xmol，MgO的物質(zhì)的量為Ymol，可得到3x+y=1.1mol，100x+40y=42.0g解得x=0.1，y=0.8，N₂的物質(zhì)的量為0.1mol，據(jù)此計算出反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，再利用氮原子守恒NO₂前系數(shù)；

解答 解：（1）Mg能在NO₂中燃燒，產(chǎn)物為Mg₃N₂、Mg0和N₂，裝置B中Cu與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體NO₂，用裝置A干燥劑干燥，通入硬質(zhì)玻璃管E與鎂粉發(fā)生反應(yīng)，用F裝置除去多余的NO₂，裝置C和D排水法收集N₂，為防止F中的水份進入裝置使氮化鎂水解，在F裝置前也要連A裝置干燥，故連接裝置的順序為：BAEAFCD，
故答案為：B、A、A、F、C；
（2）A．濃硝酸需保存在棕色試劑瓶中，是由于濃硝酸見光或受熱易分解，故A錯誤；
B．該實驗是有氣體參加的，所以連接好儀器，裝入藥品前需要檢驗裝置氣密性，故B正確；
C．裝置A的目的主要是吸收二氧化氮氣體中的水份，所以A中盛裝的藥品可以為無水CaCl₂，故C正確；
D．氫氧化鈣的溶解度比較小，能吸收的二氧化氮比較少，所以不能用氫氧化鈣代替氫氧化鈉，故D錯誤；
故選BC；
（3）濃硝酸與銅反應(yīng)生成二氧化氮、硝酸銅和水，反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2H₂O+NO₂↑，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2H₂O+NO₂↑；
（4）取少量反應(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，確定產(chǎn)物中有氮氣生成的實驗現(xiàn)象為裝置C中收集到大量氣體，證明為生成的氮氣，
故答案為：取少量反應(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；
（5）裝置F中的溶質(zhì)只有NaNO₃和NaNO₂，且它們的物質(zhì)的量比為1：1，HNO₂為弱酸，所以亞硝酸根離子發(fā)生水解，溶液呈堿性，即氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，所以溶液中的離子濃度由大到小的順序為Na⁺＞NO₃^-＞NO₂^-＞OH^-＞H⁺，
故答案為：Na⁺＞NO₃^-＞NO₂^-＞OH^-＞H⁺；
（6）已知裝置E中初始加入Mg粉質(zhì)量為26.4g，物質(zhì)的量=$\frac{26.4g}{24g/mol}$=1.1mol，在足量的NO₂中充分燃燒，實驗結(jié)束后，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42.0g為氮化鎂和氧化鎂，產(chǎn)生N₂的體積為2240mL（標準狀況）物質(zhì)的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol．
設(shè)生成Mg₃N₂的物質(zhì)的量為xmol，MgO的物質(zhì)的量為Ymol，可得到3x+y=1.1mol，100x+40y=42.0g
解得x=0.1，y=0.8，N₂的物質(zhì)的量為0.1mol，
n（Mg）：n（Mg₃N₂）：n（MgO）：n（N₂）=1.1：0.1：0.8：0.1=11：1：8：1：，結(jié)合氮原子守恒NO₂前系數(shù)為4，即得到11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂，
故答案為：11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂；

點評 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實驗探究方法和組成的測定分析，實驗基本操作和物質(zhì)組成的計算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．