Question

16．固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂．某学习小组以Mg（NO₃）₂为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：
甲：Mg（NO₂）₂、NO₂、O₂   乙：MgO、NO₂、O₂  丙：Mg₃N₂、O₂  丁：MgO、NO₂、N₂
（1）实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是不符合氧化还原反应原理（或其它合理答案）．
查阅资料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O针对甲、乙、丙猜想，设计如图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

（2）实验过程：
①取器连接后，放人固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到E 中有气泡连续放出，表明装置气密性良好．
②称取Mg（NO₃）₂固体3.79g置于A中，加热前通人N2以驱尽装置内的空气，其目的是避免对产物O₂的检验产生干扰（或其它合理答案）；关闭K，用酒精灯加热时，正确操作是先移动酒精灯预热硬质玻璃管然后固定在管中固体部位下加热．
③观察到A 中有红棕色气体出现，C、D 中未见明显变化．
④待样品完全分解，A 装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1.0g
⑤取少量剩余固体于试管中，加人适量水，未见明显现象．
（ 3 ）实验结果分析讨论：
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想乙是正确的．
②根据D 中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O₂，因为若有O₂，D中将发生氧化还原反应：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄（填写化学方程式），溶液颜色会退去；小组讨论认定分解产物中有O₂存在，未检侧到的原因是O₂在通过装置B时已参与反应（或其它合理答案）．
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装里进一步研究．

Answer 1

分析 （1）选项中都涉及N元素的化合价的变化，为氧化还原反应，应满足氧化剂和还原剂得失电子数目相等，以此解答；
（2）探究硝酸镁分解产物：实验前需要检验装置的气密性，方法是关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好，由于甲乙丙猜想中产物都有氧气，没有氮气，用氮气排出装置中空气避免对产物氧气检验的干扰，集中加热前先预热硬质试管，然后固定在管中固体部位下加热．
装置A：Mg（NO₂）₂热分解，装置B：A中出现的红棕色气体和浓氢氧化钠反应，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，吸收二氧化氮，装置C：检验二氧化氮是否除尽，检验氨气存在，装置D：检验氧气存在，装置E：尾气吸收，防止空气中进入装置．
①反应前检验装置的气密性，设法使装置内外形成气压差是气密性检查的常用手段，该题可利用封闭气体的热胀冷缩进行气密性检验；
②甲、乙、丙中都有氧气，避免空气中氧气干扰；根据加热试管的操作要求完成；
（3）①根据硝酸镁的反应现象进行判断；
②D中亚硫酸钠具有还原性，能够和氧气反应生成硫酸钠，溶液褪色．

解答 解：（1）氧化还原反应中，反应前后，应满足元素化合价有升高有降低，且氧化剂降低总数和还原剂升高总数相等，由于丁：MgO、NO₂、N₂，Mg（NO₃）₂分解时，丁中NO₂、N₂都是氮元素的化合降低的产物，由于产物中化合价只有降低情况，没有升高，不满足氧化还原反应的特征，丁不成立，
故答案为：不符合氧化还原反应原理（或其它合理答案）；
（2）①实验前需要检验装置的气密性，方法是关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好，
故答案为：装置气密性良好；
②由于甲乙丙猜想中产物都有氧气，没有氮气，用氮气排出装置中空气避免对产物氧气检验的干扰，集中加热前先预热硬质试管，然后固定在管中固体部位下加热，
故答案为：避免对产物O₂检验产生干扰（或其它合理答案）；移动酒精灯预热硬质玻璃管；
（3）①硝酸镁分解，红棕色气体是二氧化氮，镁元素不会还是硝酸镁形式，所以乙正确；
故答案为：乙；
②亚硫酸钠和氧气的反应，反应方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，
在B装置中，二氧化氮和氢氧化钠溶液反应生成一氧化氮，生成的一氧化氮消耗了氧气，
故答案为：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；O₂在通过装置B时已参与反应（或其它合理答案）．

点评 本题探究硝酸镁分解产物，提出假想，通过实验验证，涉及了化学方程式的书写、加热操作的考查，本题难度中等，有利于提高学生运用所学知识的能力及化学实验能力．