Question

13．Mg能在NO₂中燃燒，產物為Mg₃N₂、Mg0和N₂．某科學小組通過實驗驗證反應產物并探究產物的比例關系．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，部分儀器可重復使用）

（1）裝置連接的順序為BAEAFC（D）（填字母序號）；
（2）連接好儀器，裝入藥品前檢驗裝置氣密性的方法是關閉分液漏斗活塞，將導氣管末端插入水中，對錐形瓶或B處反應管微熱，若導氣管口有氣泡，停止加熱，導氣管中進入一段水柱，表示氣密性完好，；
（3）裝置A中盛裝的干燥劑是無水CaCl₂或五氧化二磷等；裝置F的作用除去過量的二氧化氮氣體_；
（4）驗證產物中存在Mg₃ N₂的具體實驗操作為取少量反應后的固體產物，加入到水中產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．確定產物中有N．生成的實驗現(xiàn)象為確定產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）已知裝置E中初始加入Mg粉質量為13.2g，在足量的NO₂中充分燃燒，實驗結束后，硬質玻璃管冷卻至室溫、稱量，測得硬質玻璃管中剩余固體的質量為21.0g，產生N₂的體積為1120mL（標準狀況）．寫出玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式：11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂_．

Answer 1

分析 （1）Mg能在NO₂中燃燒，產物為Mg₃N₂、Mg0和N₂，裝置B中Cu與濃硝酸反應生成的氣體NO₂，用裝置A干燥劑干燥，通入硬質玻璃管E與鎂粉發(fā)生反應，用F裝置除去多余的NO₂，裝置C和D排水法收集N₂，故連接裝置的順序為：BAEAFCD；
（2）連接好儀器，裝藥品前裝置的氣密性檢查方法是：裝置密閉后改變裝置內的壓強，看導氣管是否有氣泡冒出，停止加熱是否有液體上升設計；
（3）NO₂不能用堿性干燥劑干燥，選擇酸性或中性固體干燥劑；
（4）取少量反應后的固體產物，加入到水中產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）設生成Mg3N2的物質的量為xmol，MgO的物質的量為Ymol，可得到3x+y=0.55mol，100x+40y=21.0g
解得x=0.05，y=0.4，N2的物質的量為0.05mol，即得到11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂；

解答 解：（1）Mg能在NO₂中燃燒，產物為Mg₃N₂、Mg0和N₂，裝置B中Cu與濃硝酸反應生成的氣體NO₂，用裝置A干燥劑干燥，通入硬質玻璃管E與鎂粉發(fā)生反應，用F裝置除去多余的NO₂，裝置C和D排水法收集N₂，故連接裝置的順序為：BAEAFCD，
故答案為：BAEAFCD；
（2）連接好儀器，裝藥品前裝置的氣密性檢查方法是：關閉分液漏斗活塞，將導氣管末端插入水中，對錐形瓶或B處反應管微熱，若導氣管口有氣泡，停止加熱，導氣管中進入一段水柱，表示氣密性完好，
故答案為：關閉分液漏斗活塞，將導氣管末端插入水中，對錐形瓶或B處反應管微熱，若導氣管口有氣泡，停止加熱，導氣管中進入一段水柱，表示氣密性完好；
（3）NO₂不能用堿性干燥劑干燥，U形管裝的是固體干燥劑，所以干燥劑可以是無水CaCl₂或五氧化二磷等，裝置F是除去過量的二氧化氮氣體，
故答案為：無水CaCl₂或五氧化二磷等，除去過量的二氧化氮氣體；
（4）取少量反應后的固體產物，加入到水中產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：取少量反應后的固體產物，加入到水中產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）已知裝置E中初始加入Mg粉質量為13.2g，物質的量=$\frac{13.2g}{24g/mol}$=0.55mol，在足量的NO₂中充分燃燒，實驗結束后，硬質玻璃管冷卻至室溫、稱量，測得硬質玻璃管中剩余固體的質量為21.0g為氮化鎂和氧化鎂，產生N₂的體積為1120mL（標準狀況）物質的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol．
設生成Mg₃N₂的物質的量為xmol，MgO的物質的量為Ymol，可得到3x+y=0.55mol，100x+40y=21.0g
解得x=0.05，y=0.4，N₂的物質的量為0.05mol，
n（Mg）：n（Mg₃N₂）：n（MgO）：n（N₂）=0.55：0.05：0.4：0.05=11：1：8：1：，結合氮原子守恒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 本題考查了物質組成和性質的實驗探究方法和組成的測定分析，實驗基本操作和物質組成的計算是解題關鍵，題目難度中等．