Question

3．某课外活动小组探究镁与CO₂、NO₂的反应．
（1）实验发现点燃的镁条能在CO₂气体中继续燃烧，产生黑、白两种固体，请用化学反应方程式解释该现象2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．
（2）该小组采用类比Mg与CO₂反应的思路对Mg与NO₂的反应进行预测：写出Mg与NO₂反应的化学方程式4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4MgO+N₂．
（3）设计实验验证猜测（用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸）

资料信息：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
①装置A中的试剂是NaOH溶液．
②干燥管作用是吸收NO₂避免环境污染，装置B的作用是收集N₂．
③实验开始时正确的操作步骤是b→a→d→c．
a．通入NO₂    b．打开弹簧夹   c．点燃酒精灯
d．当硬质玻璃管充满红综色气体后，关闭弹簧夹
（4）实验结束时，同学们观察到与预测相符合的现象，但当用水洗涤硬质玻璃管时，固体遇水产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．
①同学们认为硬质玻璃管中还发生了另一个反应，该反应的方程式为3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂（或7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂）．
②请用化学方程式解释加水产生该气体的原因Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）黑色物质为碳、白色物质为氧化镁，镁在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁；
（2）Mg与NO₂的反应类比Mg与CO₂反应的思路写出；
（3）①依据猜想镁条在二氧化氮气体中燃烧生成氮气和氧化镁，装置中A的主要作用是吸收过量二氧化氮，依据反应2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O分析应选择氢氧化钠溶液；
②使装置中充满二氧化氮气体，吸收过量的二氧化氮，防止污染空气；B装置是排水量气法收集氮气；
③应先在装置中充满二氧化氮气体再进行加热，按照此操作顺序进行连接；
（4）①镁在二氧化氮气体中反应生成氧化镁和氮气，氮气和镁在加热条件下也可以反应生成氮化镁；
②能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，氮化镁和水反应生成氨气和氢氧化镁沉淀．

解答 解：（1）点燃的镁条能在CO₂气体中继续燃烧，产生黑、白两种固体为氧化镁和碳，反应的化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，
故答案为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C；
（2）类比Mg与CO₂反应的思路，镁在二氧化氮气体中反应生成氧化镁和氮气，反应的化学方程式为：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4MgO+N₂，
故答案为：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4MgO+N₂；
（3）①依据反应2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O分析，装置A主要吸收多余的二氧化氮气体，需要用氢氧化钠溶液，
故答案为：NaOH溶液；
②干燥管是在充满二氧化氮气体过程中避免污染气体排放到空气中污染空气，B装置是排水量气方法收集反应生成的氮气，
故答案为：吸收NO₂避免环境污染；收集N₂；
③应先在装置中充满二氧化氮气体再进行加热，防止空气的影响，所以实验顺序为badc，
故答案为：badc；
（4）①镁在二氧化氮气体中反应生成氧化镁和氮气，反应的化学方程式为：7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂，氮气和镁在加热条件下也可以反应生成氮化镁，反应的化学方程式为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂，
故答案为：7Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4MgO+Mg₃N₂（或3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂）；
②固体遇水产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的石蕊试纸变蓝，证明生成的是氨气，说明氮化镁和水反应生成氨气和氢氧化镁沉淀，反应的化学方程式为：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，
故答案为：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑．

点评 本题考查物质性质实验的设计和实验验证方法和反应现象的分析判断，依据现象判断产物是解题关键，有利于培养学生的逻辑推理能力和逆向思维能力，题目难度中等．