Question

【題目】已知: Mg能在NO2中燃燒，可能產物為Mg3N2、MgO和N2。Mg3N2容易與水反應。

(1) 某實驗探究小組探究Mg與NO2反應的固體產物成分，對固體產物提出三種假設:

I.假設為: 固體產物為MgO；II.假設為:________；III.假設為: ________。

(2) 該小組通過如下實驗裝置來驗證Mg在NO2中燃燒反應產物(夾持裝置省略，部分儀器可重復使用

①實驗裝置連接的順序為____________(填字母序號)；

②裝置B中盛裝的試劑可以是_______ (填字母)

a.濃硫酸 b.堿石灰 c.無水CaCl2 d.五氧化二磷

③確定產物中有N2生成的實驗現象為_____________________。

(3)設計實驗證明: 產物中存在Mg3N2: ____________________。

(4)己知裝置C中初始加入Mg粉質量為13.2g,在足量的NO2中充分燃燒，實驗結束后，硬質玻璃管冷卻至室溫、稱量，測得硬質玻璃管中剩余固體的質量為21.0g,產生N2的體積為1120mL(標準狀況)。寫出玻璃管中發生反應的化學方程式:_________________。

Answer 1

【答案】 Ⅱ.固體產物為Mg3N2 Ⅲ.固體產物為MgO和Mg3N ABCBED c d D中試劑瓶中的水被氣體壓入燒杯中 取 C 中少量反應產物，加入到水中產生刺激性氣味的氣體（1分），該氣體可使濕潤的紅色石蕊試紙變藍 11Mg+4NO2Mg3N2+ 8MgO+N2

【解析】（1）根據已知的Mg在NO2中燃燒產物的可能性分析判斷：I．固體產物為MgO；Ⅱ．固體產物為Mg3N2；III．固體產物為MgO和Mg3N2。

（2）①A中銅與濃硝酸反應產生二氧化氮，用B中干燥劑干燥后，通入硬質玻璃管C中與鎂粉反應，用NaOH溶液除去多余的二氧化氮，最后用排水法收集氮氣，為確保C中無水蒸氣，在C和E之間也應連接吸水干燥裝置，故裝置的連接順序為ABCBED；②二氧化氮不能使用堿性干燥劑來干燥，U形管裝的是固體干燥劑，故盛放的干燥劑可以是無水氯化鈣或五氧化二磷等，選cd；③從C中導出的氣體通過NaOH溶液吸收NO2后，仍有氣體將D中試劑瓶中的水壓入燒杯中，則確定產物中有N2生成。

（3）Mg3N2能與水反應生成氨氣，氨氣是具有刺激性氣味的堿性氣體，所以取少量反應后的固體產物，加入到水中產生有刺激性氣味的氣體，該氣體能使濕潤的紅色石蕊試紙變成藍色，則證明產物中有Mg3N2。

（4）13.2g鎂的物質的量為0.55mol，設生成Mg3N2的物質的量為xmol，MgO的物質的量為ymol，根據鎂原子守恒得：3x+y=0.55mol，根據固體質量得：100x+40y=21.0g，解得：x=0.05，y=0.4；氮氣的物質的量為：1.12L÷22.4Lmol-1=0.05mol，綜上分析反應物為Mg和NO2，生成物為Mg3N2、MgO和N2，且物質的量之比為1：8：1，所以化學方程式為：11Mg+4NO2Mg3N2+8MgO+N2。