Question

某化學(xué)興趣小組查閱資料得知鎂可在氮?dú)庵腥紵�生成Mg₃N₂，并設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究．
步驟1：用盛水的水槽、無底的廢廣口瓶、燃燒匙、蒸發(fā)皿、膠塞等裝配如圖所示的裝置．另準(zhǔn)備一只膠塞，其中有一根銅絲穿過，銅絲末端固定一根鎂條備用．
步驟2：引燃燃燒匙中的試劑，塞好瓶塞．燃燒結(jié)束后，調(diào)節(jié)廣口瓶內(nèi)外液面相平．
步驟3：點(diǎn)燃鎂條，更換膠塞，鎂條繼續(xù)燃燒，反應(yīng)結(jié)束后，廣口瓶內(nèi)水面上升．
步驟4：取蒸發(fā)皿中得到的固體，加鹽酸溶解．向溶液中加入過量氫氧化鈉溶液，有白色沉淀生成，同時(shí)得到一種能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體．
（1）為除去廣口瓶中的氧氣，燃燒匙中最好應(yīng)裝入下列試劑中的（填序號）______．A．炭粉　　B．鐵粉　　C．紅磷
（2）“步驟2”中調(diào)節(jié)內(nèi)外液面相平的方法：______
（3）寫出Mg₃N₂溶于足量鹽酸生成兩種氯化物的化學(xué)方程式：______．
（4）某同學(xué)直接將鎂條在空氣中點(diǎn)燃，并將所得白色固體進(jìn)行“步驟4”的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果無氣體生成，其原因是______．
（5）興趣小組同學(xué)為比較鎂和鋁的金屬性強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)了下表中的實(shí)驗(yàn)方案一，請你再設(shè)計(jì)一種不同的實(shí)驗(yàn)方案．實(shí)驗(yàn)試劑和用品：鎂條、鋁條、0.1mol?L^-1MgCl₂溶液、0.1mol?L^-1AlCl₃溶液、0.1mol?L^-1HCl溶液、0.1mol?L^-1NaOH 溶液、pH 試紙（其他實(shí)驗(yàn)儀器可任選）

	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
方案一	取已除去表面氧化膜的鎂條和鋁條， 分別和0.1mol?L-1HCl溶液反應(yīng)	均有氣泡產(chǎn)生，鎂條反應(yīng) 比鋁條反應(yīng)更劇烈
方案二

Answer 1

解：（1）A．發(fā)生反應(yīng)為：C+O₂CO₂，由方程式可知，一方面消耗O₂的體積等于生成CO₂的體積，廣口瓶內(nèi)液面不會(huì)上升，步驟2中就無需調(diào)節(jié)廣口瓶內(nèi)外液面相平．另一方面生成的CO₂可以與Mg反應(yīng)，致使蒸發(fā)皿中得到的固體含有MgO．故A錯(cuò)誤；
B．廢廣口瓶中的氣體為空氣，而鐵在純氧中可以燃燒，在空氣中無法引燃．故B錯(cuò)誤；
C．紅磷在空氣中燃燒，生成固體五氧化二磷，4P+5O₂2P₂O₅，除去廣口瓶中的氧氣，導(dǎo)致廣口瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，液面上升，故C正確；
故答案為：C；
（2）由圖知，無底的廢廣口瓶的底部與水槽底部相接，除去廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣后，導(dǎo)致廣口瓶內(nèi)水面上升，廣口瓶外水面就下降，要調(diào)節(jié)廣口瓶內(nèi)外液面相平，最直接就是向水槽中加水，故答案為：向水槽中加水；
（3）Mg₃N₂由陽離子Mg²⁺和陰離子N^3-組成，溶于足量鹽酸時(shí)，可看成先和水反應(yīng)，生成的產(chǎn)物再和鹽酸反應(yīng)，
第一步反應(yīng)Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑（H₂O電離出H⁺和OH^-，Mg²⁺和OH^-結(jié)合成Mg（OH）₂，N^3-和H⁺結(jié)合成NH₃），
第二步Mg（OH）₂和NH₃再與鹽酸反應(yīng)，生成MgCl₂和NH₄Cl，最后合并得總反應(yīng)為Mg₃N₂+8HCl=3MgCl₂+2NH₄Cl．
故答案為：Mg₃N₂+8HCl=3MgCl₂+2NH₄Cl；
（4）步驟4中取蒸發(fā)皿中得到的固體，加鹽酸溶解．向溶液中加入過量氫氧化鈉溶液，有白色沉淀生成，同時(shí)得到一種能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體．該氣體為堿性氣體NH₃，說明蒸發(fā)皿中得到的固體為Mg₃N₂．如果直接將鎂條在空氣中點(diǎn)燃，空氣中存在N₂、O₂、CO₂，三者都能與鎂反應(yīng)（N₂+3MgMg₃N₂、O₂+2Mg2MgO、CO₂+2Mg2MgO+C），但氧氣比氮?dú)饣顫姡�氧氣首先與鎂反應(yīng)生成MgO（與CO₂反應(yīng)也是生成MgO），進(jìn)行步驟4中實(shí)驗(yàn)時(shí)，無NH₃生成，不能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)．
故答案為：氧氣比氮?dú)饣顫姡�與鎂反應(yīng)生成MgO；
（5）金屬性強(qiáng)弱依據(jù)有：①看該金屬與水反應(yīng)的難易，與水反應(yīng)越容易，金屬性越強(qiáng)，②看該金屬與酸反應(yīng)的難易，與酸反應(yīng)越容易，金屬性越強(qiáng)，③看該金屬最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱，堿性越強(qiáng)，該金屬金屬性越強(qiáng)，
在MgCl₂溶液和AlCl₃溶液中分別加NaOH 溶液至過量，發(fā)生反應(yīng)MgCl₂+2NaOH═2NaCl+Mg（OH）₂↓、AlCl₃+3NaOH═3NaCl+Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，可見MgCl₂溶液中產(chǎn)生沉淀且不消失，
AlCl₃溶液中產(chǎn)生沉淀后完全溶解．說明Al（OH）₃為兩性氫氧化物，得Mg（OH）₂的堿性強(qiáng)于Al（OH）₃的堿性，故Mg的金屬性強(qiáng)于Al的金屬性，
故答案為：在MgCl₂ 溶液和AlCl₃ 溶液中分別加NaOH 溶液至過量；MgCl₂溶液中產(chǎn)生沉淀且不消失，AlCl₃溶液中產(chǎn)生沉淀后完全溶解．
分析：（1）題意要求氧氣消耗掉，同時(shí)廣口瓶中壓強(qiáng)減小液面上升，分析炭粉、鐵粉、紅磷與氧氣的反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)條件，即可確定正確選項(xiàng)；
（2）通過審題、分析裝置圖，即可確定廣口瓶內(nèi)水面高于廣口瓶外水面，從而采取正確方法使內(nèi)外液面相平；
（3）由題意知，反應(yīng)物已知，要寫化學(xué)方程式關(guān)鍵在于確定出生成物，生成物的確定可把Mg₃N₂看成先與水反應(yīng)，然后產(chǎn)物再與鹽酸反應(yīng)；
（4）掌握空氣中的成分與鎂反應(yīng)的方程式，結(jié)合步驟4中要得到一種能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，即可確定蒸發(fā)皿中的固體應(yīng)為Mg₃N₂，再進(jìn)一步分析氧氣和氮?dú)馀c鎂反應(yīng)的活潑性；
（5）金屬性強(qiáng)弱依據(jù)有：①看該金屬與水反應(yīng)的難易，與水反應(yīng)越容易，金屬性越強(qiáng)，②看該金屬與酸反應(yīng)的難易，與酸反應(yīng)越容易，金屬性越強(qiáng)，③看該金屬最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱，堿性越強(qiáng)，該金屬金屬性越強(qiáng)．根據(jù)③設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案．
點(diǎn)評：本題考查元素及其化合物，首先要熟悉物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)用語，其次要認(rèn)真審題，結(jié)合題目的已知條件進(jìn)行分析，得出結(jié)論．