Question

【題目】鉀、鈣、鈉、鐵等活潑金屬可以與水等反應，對其中可能的反應進行探究。為實現金屬鈉在隔絕空氣條件下與水反應并收集生成的氣體，某研究性學習小組設計了如圖發生裝置。

(1) Y液體可以選用__________ (填序號)。

A.苯 B.飽和的食鹽水 C.四氯化碳

(2)實驗前檢驗該裝置氣密性的方法是_______________。

(3)鉀、鈣、鈉、鎂等活潑金屬都能在CO2氣體中燃燒。他們對鈉在CO2氣體中燃燒后的產物中的白色物質進行了如下探究:

[實驗] 將燃燒的鈉迅速伸人盛滿CO2的集氣瓶中，鈉在其中繼續燃燒，反應后冷卻，瓶底附者黑色顆粒，瓶壁上粘附著白色物質。

[提出假設]

假設1：白色物質是Na2O

假設2：白色物質是Na2CO3

假設3：白色物質是__________

[設計實驗方案·驗證假設] 該小組對燃燒后的白色產物進行如下探究:

	實驗操作	實驗現象	結論
方案1	取少量白色物質于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加人無色酚酞試液	溶液變成紅色	白色物質為Na2O
方案2	①取少量白色物質于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部游于水，向其中加入過量的CaCl2溶液	出現白色沉淀
	②靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液	無明顯現象

[思考與交流]

①鈉在二氧化碳中燃燒的化學方程式為__________________。甲同學認為方案1得到的結論不正確，其理由是____________。

②丙同學認為白色物質有可能是氫氧化鈉，你是否同意丙同學的觀點，簡述理由:__________

(4) 鎂任空氣中可以與CO2、O2、N2反應。也可以與NOx發生類似反應，氮化鎂(Mg3N2) 是一種新型無機材料，純凈的氮化鎂是淡黃色固體，熱穩定性較好。氮化鎂極易與水反應，該反應屬于非氧化還原反應，產物是一種堿和一種氣體。實驗室探究金屬Mg在NOx中的燃燒產物。同答下列問題:

①推測金屬Mg在NOx中的燃燒產物為MgO、N2和Mg3N2,則反應的化學方程式為________。

②設計如圖所示裝置完成反應且驗證產物中有N2 (夾持裝置已略去，部分裝置可重復使用)。

選擇圖中的裝置，按氣流方向將其連接，用接口字母表示的順序為________。裝置A中儀器名稱為________，反應的化學方程式為__________。驗證產物中有N2生成的現象為____________。

③檢驗Mg與NOx反應產物中是否存在Mg3N2的操作、現象和結論為__________。

Answer 1

【答案】 A 關閉止水夾，往長頸漏斗里加水，若長頸漏斗的液面高于試管中的液面，并長時間保持該高度差不變，表明裝置不漏氣 Na2O和Na2CO3 4Na+3CO22Na2CO3+C Na2CO3溶液顯堿性，也會使酚酞變紅 不同意，丙同學的推斷白色物質若是氫氧化鈉，需要反應物含有氫元素，實驗是鈉在二氧化碳中的反應產物，反應體系中無氫元素存在 2xMg+2NO x 2xMgO+N2，3Mg+N2Mg3N2 abcdebcghf 分液漏斗、平底燒瓶 Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 裝置D中氣體體積增大，水從廣口瓶流入燒杯中 取裝置C中少量固體產物加入水中，若產生具有無色刺激性氣味(或能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍)的氣體，則證明產物存在Mg3N2，否則不存在

【解析】（1）所加試劑密度比水要小，且與水互不相溶，四氯化碳密度大于水，飽和的食鹽水為無機物的水溶液，只有苯符合題意，正確選項A。

(2)裝置形成密閉體系，通過壓強差進行檢驗，正確答案：關閉止水夾，往長頸漏斗里加水，若長頸漏斗的液面高于試管中的液面，并長時間保持該高度差不變，表明裝置不漏氣

(3) 白色物質只能是Na2O，白色物質只能是Na2CO3，白色物質可能是Na2O和Na2CO3的混合物；正確答案：Na2O和Na2CO3。

①鈉在二氧化碳中燃燒生成碳酸鈉和碳，化學方程式為4Na+3CO22Na2CO3+C ；正確選項 4Na+3CO22Na2CO3+C。反應生成的Na2CO3溶液水解顯堿性，也會使酚酞變紅，原白色固體不一定為氧化鈉， 正確答案：Na2CO3溶液顯堿性，也會使酚酞變紅。

②該反應是在二氧化碳的環境中進行的，沒有出現含有氫元素的物質，不同意丙同學的觀點，正確答案：不同意，丙同學的推斷白色物質若是氫氧化鈉，需要反應物含有氫元素，實驗是鈉在二氧化碳中的反應產物，反應體系中無氫元素存在。

(4) ①推測金屬Mg在NOx中的燃燒產物為MgO、N2和Mg3N2,根據氧化還原反應規律，反應的化學方程式為2xMg+2NO x 2xMgO+N2，3Mg+N2Mg3N2 ；正確答案：2xMg+2NO x 2xMgO+N2，3Mg+N2Mg3N2。

②濃硝酸與銅反應產生二氧化氮氣體，通過氯化鈣進行氣體干燥，然后純凈的二氧化氮氣體與鎂加熱反應，由于反應生成的氮化鎂易與水反應，還需要連接B裝置進行防水處理，最后多余的二氧化氮氣體進入E裝置內被堿液吸收，剩余的氮氣利用排水法進行收集，所以各裝置的連接順序為abcdebcghf；裝置A中儀器名稱為分液漏斗、平底燒瓶；該裝置內銅與濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應的化學方程式為Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；鎂與二氧化氮氣體加熱反應，生成氮化鎂和氮氣，驗證產物中有N2生成的現象為：裝置D中氣體體積增大，水從廣口瓶流入燒杯中；正確答案：abcdebcghf；分液漏斗、平底燒瓶；Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；裝置D中氣體體積增大，水從廣口瓶流入燒杯中。

③根據題給信息可知純凈的氮化鎂是淡黃色固體，熱穩定性較好。氮化鎂極易與水反應，該反應屬于非氧化還原反應，產物是一種堿和一種氣體；所以只要證明出反應產生的氣體中含有氨氣即可，正確答案：取裝置C中少量固體產物加入水中，若產生具有無色刺激性氣味(或能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍)的氣體，則證明產物存在Mg3N2，否則不存在。