Question

二氧化氮具有強氧化性，能氧化金屬單質(zhì)鎂．某課題組探究鎂和二氧化氮反應的產(chǎn)物．

（1）【提出假設】
他們根據(jù)氧化還原反應原理，提出如下假設一和二，請你完成假設三：
假設一：固體產(chǎn)物為Mg₃N₂；
假設二：固體產(chǎn)物為MgO；
假設三：固體產(chǎn)物為

 

．
（2）【理論分析】
類比鎂在二氧化碳中燃燒反應，他們對鎂與二氧化氮反應產(chǎn)物進行預測：寫出鎂在二氧化氮中反應的化學方程式：

 

．
（3）【設計實驗】
查閱資料知：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O他們設計實驗裝置（用于連接玻璃管的乳膠管均內(nèi)襯錫箔）
①乳膠管內(nèi)襯錫箔的目的是

 

．
②實驗開始的操作步驟是

 

．
a．打開彈簧夾K   b．當硬質(zhì)玻璃管充滿紅棕色氣體后，關閉彈簧夾K
c．點燃酒精燈    d．通入NO₂
③干燥管作用是

 

；B裝置中試劑是

 

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（4）【結果分析】
實驗完成后，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．將固體加入到水中產(chǎn)生有刺激氣味的氣體，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色．C裝置中收集的單質(zhì)氣體體積為2240mL（標準狀況）．寫出玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式：

 

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Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)假設一：固體產(chǎn)物為Mg₃N₂；假設二：固體產(chǎn)物為MgO；得到假設三；
（2）二氧化碳與鎂反應生成氧化鎂和碳，據(jù)此類推，鎂在二氧化氮中燃燒生成氧化鎂、氮氣；
（3）①二氧化氮能氧化腐蝕乳膠管；
②避免空氣干擾實驗，必須在加熱之前排盡裝置內(nèi)空氣，據(jù)此確定實驗步驟；
③堿石灰以及氫氧化鈉都可以和二氧化氮之間發(fā)生反應，據(jù)此確定裝置的作用以及盛放的試劑；
（4）根據(jù)元素守恒以及質(zhì)量關系進行計算各個物質(zhì)的物質(zhì)的量，物質(zhì)的量之比等于方程式的系數(shù)之比，據(jù)此回答．

解答： 解：（1）根據(jù)假設一：固體產(chǎn)物為Mg₃N₂；假設二：固體產(chǎn)物為MgO；得到假設三：固體產(chǎn)物可能是氧化鎂、氮化鎂混合物，故答案為：MgO和Mg₃N₂；
（2）二氧化碳與鎂反應生成氧化鎂和碳，據(jù)此類推，得到：鎂在二氧化氮中燃燒生成氧化鎂、氮氣，故答案為：4Mg+2NO₂

點燃  .

4MgO+N₂；
（3）①橡膠管含有碳碳雙鍵，容易被強氧化劑二氧化氮氧化腐蝕，所以乳膠管內(nèi)襯錫箔，故答案為：避免二氧化氮氧化（腐蝕）乳膠管；
②避免空氣干擾實驗，必須在加熱之前排盡裝置內(nèi)空氣，實驗步驟為：打開彈簧夾K、通入二氧化氮、玻璃管內(nèi)呈紅棕色時關閉彈簧夾、加熱玻璃管，故答案為：adbc；
③堿石灰以及氫氧化鈉都可以和二氧化氮之間發(fā)生反應，干燥管中堿石灰用于吸收二氧化氮、B中溶液中用于吸收未反應的二氧化氮，可以選擇氫氧化鈉溶液，C裝置用于收集氮氣，故答案為：吸收二氧化氮，避免污染環(huán)境；氫氧化鈉溶液；
（4）設固體產(chǎn)物中氧化鎂的物質(zhì)的量為a，氮化鎂的物質(zhì)的量為b．
a+3b=1.1mol，a×40g/mol+b×100g/mol=42.0g，解得：a=0.80mol，b=0.1mol，n（N₂）=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，所以MgO、Mg₃N₂、N₂的物質(zhì)的量之比=方程式的系數(shù)之比=8：1：1，由此根據(jù)原子守恒得出化學方程式為：11Mg+4NO₂

△   .

Mg₃N₂+8MgO+N₂，故答案為：11Mg+4NO₂

△   .

Mg₃N₂+8MgO+N₂．

點評：本題是一道物質(zhì)性質(zhì)的實驗方案設計題，考查學生分析和解決問題的能力，難度大．