Question

【題目】較活潑金屬與硝酸反應(yīng)，產(chǎn)物復(fù)雜。如一定濃度的硝酸與鎂反應(yīng)，可同時得到NO、NO2、N2三種氣體。某同學(xué)欲用下列儀器組裝裝置來直接驗證有NO、NO2生成并制取氮化鎂。（假設(shè)實驗中每步轉(zhuǎn)化均是完全的）

已知：①NO2沸點是21.1℃、熔點是-11℃；NO的沸點是-151℃、熔點是-164℃；②氮化鎂遇水會發(fā)生水解。

回答下列問題：

（1）為達到上述實驗?zāi)康�，所選用的儀器的正確連接方式是（_____） (填序號)。

a. A→ D → C → F → B → F →E b. A→ C → D → F → B → F →E

c. A→ F → C → D → F → B →E d. A→ F → D → C → F → B →E

（2）確定還原產(chǎn)物中有NO2的現(xiàn)象是______________________________，實驗中兩次使用裝置F，第二次使用裝置F的作用是____________________________________。

（3）實驗前需先打開開關(guān)K，向裝置內(nèi)通CO2氣體，其目的是____________，當_______________時停止通入CO2。

（4）實驗過程中，發(fā)現(xiàn)在D中產(chǎn)生預(yù)期現(xiàn)象的同時，C中溶液顏色慢慢褪去，試寫出C中反應(yīng)的離子方程式____________________________________________________。

（5）在A中反應(yīng)開始時，某同學(xué)馬上點燃B處的酒精燈，實驗結(jié)束后通過測定發(fā)現(xiàn)B處的產(chǎn)品純度不高，原因是______________________________________（用化學(xué)方程式回答）。

（6）驗證B處有氮化鎂生成的方法是_______________。

Answer 1

【答案】 a D中有紅棕色液體生成 防止E中水蒸氣進入B中，造成產(chǎn)物不純 排除裝置內(nèi)空氣，防止干擾實驗 E中產(chǎn)生白色沉淀 5NO+3MnO4-+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O CO2+2Mg2MgO+C 取B中固體少量于試管中，向其中加入少量水，若產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，則B中有氮化鎂生成

【解析】試題分析：本題考查Mg與HNO3反應(yīng)產(chǎn)物的探究以及Mg3N2的制備，涉及裝置的連接、物質(zhì)的檢驗、方程式的書寫。

（1）根據(jù)題意“一定濃度的硝酸與Mg反應(yīng)可同時得到NO、NO2、N2”，若有NO2生成則氣體呈紅棕色，根據(jù)已知①NO2、NO的熔沸點，在裝置D中可將NO2冷凝為液態(tài)，可觀察到裝置D中有紅棕色液體生成；利用NO具有還原性，用裝置C中酸性KMnO4溶液驗證NO；根據(jù)已知②Mg3N2遇水會發(fā)生水解，與Mg反應(yīng)的N2必須是干燥的，氣體在進入裝置B之前必須用濃硫酸干燥N2，且要防止H2O（g）進入制備Mg3N2的裝置；裝置的連接順序為：A→D→C→F→B→F→E，答案選a。

（2）根據(jù)上述分析，確定還原產(chǎn)物中有NO2的現(xiàn)象是：裝置D中有紅棕色液體生成。Mg3N2遇水會發(fā)生水解，實驗中兩次使用裝置F，第一次使用裝置F的作用是：干燥N2；第二次使用裝置F的作用是：防止E中H2O（g）進入B中，使Mg3N2不純。

（3）由于NO能與O2反應(yīng)生成NO2，會影響NO2、NO的驗證，實驗開始前要排出裝置中空氣，所以實驗前先打開開關(guān)K，向裝置內(nèi)通CO2氣體，其目的是：排除裝置內(nèi)空氣，防止干擾實驗；當觀察到裝置E的Ba（OH）2溶液中產(chǎn)生白色沉淀時，表明裝置中空氣已經(jīng)排盡，停止通入CO2。

（4）裝置D中觀察到有紅棕色液體出現(xiàn)，裝置C中溶液顏色慢慢褪去，說明酸性KMnO4溶液將NO氧化成NO3-，同時MnO4-被還原成Mn2+，反應(yīng)可寫成NO+MnO4-→NO3-+Mn2+，N元素的化合價由+2價升至+5價，Mn元素的化合價由+7價降至+2價，根據(jù)得失電子守恒配平為5NO+3MnO4-→5NO3-+3Mn2+，結(jié)合原子守恒、電荷守恒，寫出離子方程式為5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O。

（5）在A中反應(yīng)開始時，馬上點燃B處的酒精燈，Mg與CO2發(fā)生置換反應(yīng)生成MgO和C，導(dǎo)致實驗結(jié)束后B處制得的Mg3N2純度不高，Mg與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg+CO22MgO+C。

（6）Mg3N2遇水發(fā)生水解生成Mg（OH）2和NH3，檢驗有Mg3N2生成只要檢驗B處固體中加水產(chǎn)生NH3即可，驗證B處有Mg3N2生成的方法是：取B中固體少量于試管中，向其中加入少量水，若產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，則B中有氮化鎂生成。