Question

7．固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復(fù)雜．某學(xué)習(xí)小組以Mg（NO3）2為研究對象，擬通過實(shí)驗(yàn)探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想：
甲：Mg（NO₂）₂、NO₂、O₂    乙：Mg0、N0₂、0₂    丙：Mg₃N₂、O₂    �。篗gO、NO₂、N₂
（1）實(shí)驗(yàn)前討論時，甲直接認(rèn)定丁猜想不成立，理由是不符合氧化還原反應(yīng)原理．
查閱資料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O針對甲、乙、丙猜想，設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）：

（2）實(shí)驗(yàn)過程：
①如何檢查裝置的氣密性連接儀器后，關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，證明裝置氣密性良好．
②稱取Mg（NO₃）₂固體3.7g置于A中，加熱前通入N₂一段時間后關(guān)閉K，用酒精燈加熱．
③觀察到A中有紅棕色氣體出現(xiàn)，C、D中未見明顯變化，于是大家排除猜想丙；同學(xué)戊提出丙
中有物質(zhì)溶于水能與水發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，根據(jù)此現(xiàn)象也排除丙，請幫戊寫出支持其觀點(diǎn)的化學(xué)方程式Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑．
④待樣品完全分解，A裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質(zhì)量為l.0g
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析討論：
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認(rèn)猜想乙是正確的．
②根據(jù)D中無明顯現(xiàn)象，一位同學(xué)認(rèn)為不能確認(rèn)分解產(chǎn)物中有O₂，因?yàn)槿粲蠴₂，D中將發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Na₂SO₄（填寫化學(xué)式），溶液顏色會褪去；小組討論認(rèn)定分解產(chǎn)物中有O₂存在，未檢測到的原因是4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃（用化學(xué)方程式表示），B、C裝置中均盛放NaOH但作用不一樣．C中滴有酚酞NaOH的作用是檢驗(yàn)二氧化氮是否除盡，便于D中檢驗(yàn)產(chǎn)物氧氣
③小組討論后達(dá)成的共識是上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)仍不完善，需改進(jìn)裝置進(jìn)一步研究．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)探究Mg（NO₂）₂熱分解的產(chǎn)物：實(shí)驗(yàn)前需要檢驗(yàn)裝置的氣密性，連接儀器后，關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，證明裝置氣密性良好，加熱前通入N₂，利用氮?dú)馓峁┒栊原h(huán)境，避免空氣成分干擾，裝置A：Mg（NO₂）₂熱分解，裝置B：A中出現(xiàn)的紅棕色氣體和濃氫氧化鈉反應(yīng)，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，吸收二氧化氮，裝置C：檢驗(yàn)二氧化氮是否除盡，檢驗(yàn)氨氣存在，裝置D：檢驗(yàn)氧氣存在，裝置E：尾氣吸收，防止空氣中進(jìn)入裝置．
（1）選項(xiàng)中都涉及N元素的化合價的變化，為氧化還原反應(yīng)，應(yīng)滿足氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等，以此解答；
（2）①設(shè)法使裝置內(nèi)外形成氣壓差是氣密性檢查的常用手段，該題可利用封閉氣體的熱脹冷縮進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)；③丙：Mg₃N₂、O₂，氮化鎂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣；
（3）①根據(jù)硝酸鎂的反應(yīng)現(xiàn)象結(jié)合固體質(zhì)量差量法進(jìn)行計(jì)算，確定固體的分解方式；
②D中亞硫酸鈉具有還原性，能夠和氧氣反應(yīng)生成硫酸鈉，溶液褪色；二氧化氮和水和氧氣生成硝酸，C中滴有酚酞NaOH，能檢驗(yàn)二氧化氮是否除盡，便于D中檢驗(yàn)產(chǎn)物氧氣．

解答 解：（1）Mg（NO₂）₂中氮元素化合價為+5價，而�。篗gO、NO₂、N₂，由于產(chǎn)物中氮元素NO₂（+4價）、N₂（0價），無其它化合價變化，為化合價只有降低情況，沒有升高，不滿足氧化還原反應(yīng)的特征，
故答案為：不符合氧化還原反應(yīng)原理；
（2）①該實(shí)驗(yàn)連接儀器后，利用封閉氣體受熱體積膨脹進(jìn)行檢驗(yàn)裝置的氣密性，方法為：關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，證明裝置氣密性良好，
故答案為：連接儀器后，關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管A，觀察到E中有氣泡連續(xù)放出，證明裝置氣密性良好；
③氮化鎂和水反應(yīng)生成氨氣、氫氧化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑，
故答案為：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑；
（3）①硝酸鎂分解，紅棕色氣體是二氧化氮，鎂元素不會還是硝酸鎂形式，所以甲錯誤，稱取Mg（NO₃）₂固體3.7g即0.025mol置于A中，測得剩余固體的質(zhì)量為1.0g，則固體減少的質(zhì)量是2.7g，硝酸鎂的分解反應(yīng)為：2Mg（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2 MgO+4NO₂↑+O₂↑，乙正確，
故答案為：乙；
②亞硫酸鈉和氧氣的反應(yīng)，反應(yīng)方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，小組討論認(rèn)定分解產(chǎn)物中有O₂存在，未檢測到的原因是，二氧化氮和水和氧氣生成硝酸：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，C中滴有酚酞NaOH的作用是：檢驗(yàn)二氧化氮是否除盡，便于D中檢驗(yàn)產(chǎn)物氧氣，
故答案為：Na₂SO₄；4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；檢驗(yàn)二氧化氮是否除盡，便于D中檢驗(yàn)產(chǎn)物氧氣．

點(diǎn)評 本題探究硝酸鎂分解產(chǎn)物，提出假想，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，涉及了化學(xué)方程式的書寫、基本實(shí)驗(yàn)操作的考查等，本題難度中等，有利于提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識的能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>