Question

【題目】實驗室探究金屬Mg在NOx中的燃燒產(chǎn)物。回答下列問題：

(1)推測金屬Mg在NOx中的燃燒產(chǎn)物為MgO、N2和Mg3N2，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________。

(2)設(shè)計下列裝置完成反應(yīng)且驗證產(chǎn)物中有N2(夾持裝置已略去，部分裝置可重復(fù)使用)。

①選擇上圖中的裝置，按氣流方向?qū)⑵溥B接，用接口字母表示的順序為______________。安裝儀器后，首先檢查裝置的氣密性，然后進(jìn)行的操作是__________________。

②裝置A中儀器名稱為_______________________________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________。

③驗證產(chǎn)物中有N2生成的現(xiàn)象為_______________________________________________。

(3)檢驗Mg與NOx反應(yīng)產(chǎn)物中是否存在Mg3N2的操作、現(xiàn)象和結(jié)論為________________________________________________________________________________________________

(4)Mg與NOx反應(yīng)的產(chǎn)物MgO能溶于NH4Cl溶液且放出NH3，推測其可能的原因。

甲同學(xué)認(rèn)為NH4Cl溶液存在水解平衡NH4++H2ONH3·H2O+H+，因MgO+2H+=Mg2++H2O導(dǎo)致c(H+)減小，水解平衡右移導(dǎo)致NH3·H2O濃度增大，分解生成NH3。

乙同學(xué)認(rèn)為發(fā)生MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑而溶解。

請設(shè)計實驗探究乙同學(xué)的推測是否合理________________________________________。

Answer 1

【答案】 2xMg+2NOx2xMgO+N2 3Mg+ N2Mg3N2 abcdebcghf 打開分液漏斗活塞，待紅棕色氣體充滿整個裝置后(或把裝置中的空氣排除后)，點燃酒精燈 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(chǎn)物加入水中，若產(chǎn)生具有無色刺激性氣味(或能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán))的氣體，則證明產(chǎn)物存在Mg3N2，否則不存在。 向MgO固體中加入過量CH3COONH4溶液，若固體溶解且放出NH3，則證明乙同學(xué)推出合理，否則乙同學(xué)推測不合理。

【解析】(1)金屬Mg在NOx中的燃燒產(chǎn)物為MgO、N2，Mg在氮氣中燃燒生成Mg3N2，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2xMg+2NOx2xMgO+N2、3Mg+ N2Mg3N2；

(2)①裝置A中Cu與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體NO2，用裝置B干燥劑干燥，通入硬質(zhì)玻璃管C與鎂粉發(fā)生反應(yīng)，然后再干燥氣體，用E裝置除去多余的NO2，裝置D排水法收集N2，則根據(jù)氣流方向連接裝置，其接口字母表示的順序為abcdebcghf；安裝儀器后，首先檢查裝置的氣密性，然后進(jìn)行的操作是打開分液漏斗活塞，待紅棕色氣體充滿整個裝置后(或把裝置中的空氣排除后)，點燃酒精燈，這樣做的目的是除去裝置內(nèi)空氣；

②根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)可知裝置A中儀器有分液漏斗、平底燒瓶，銅和濃硝酸反應(yīng)生成NO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；

③氮氣不溶于水，如果有氮氣，則能通過排水法收集到氣體，所以確定產(chǎn)物中有N2生成的實驗現(xiàn)象為D中試劑瓶中的水被氣體壓入燒杯中，；

(3)根據(jù)Mg3N2遇水易水解的性質(zhì)，取裝置C中少量固體產(chǎn)物加入水中，若產(chǎn)生具有無色刺激性氣味(或能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán))的氣體，則證明產(chǎn)物存在Mg3N2，否則不存在；

(4)NH3H2O的電離常數(shù)與CH3COOH電離常數(shù)相等，均為1.75×10-5，所以醋酸銨溶液呈中性，將①中加水后的溶液加熱，趕走NH3后，再加入過量的 CH3COONH4溶液，固體溶解，說明MgO和Mg(OH)2溶于銨鹽溶液是與NH4+直接反應(yīng)，不是與NH4+水解出來的H+反應(yīng)。