Question

某課外活動小組根據Mg與CO₂的反應原理，探究Mg與NO₂的反應及固體產物。該小組通過實驗確認Mg能在NO₂中燃燒，并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：______________
請回答下列問題：資料信息：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O

（1）如圖連接好儀器，裝藥品前如何檢驗裝置的氣密性_____________________________
（2）裝置B中盛裝的干燥劑可以是（填序號）___________________
①濃硫酸     ②無水CaCl₂             ③堿石灰       ④五氧化二磷
（3）開始打開活塞k,讓A中反應進行一段時間，待C中充滿紅綜色氣體后，關閉活塞k，再點燃C處酒精燈，同時D中堿液盛的很滿，這樣做的目的是_________________________
（4）E中收集到的氣體對氫氣的相對密度是14,該氣體是__________________
（5）實驗得到固體殘留物的質量是實驗前Mg粉質量的1.5倍，則假設__________________成立。C中發生的化學反應方程式有_______________________________________________
（6）本實驗中存在明顯缺陷，改進措施是_______________________________________。

Answer 1

Ⅱ.固體產物為Mg₃N₂ Ⅲ.固體產物為MgO和Mg₃N₂ （1）關閉分液漏斗活塞和活塞K，將導氣管末端插入水中，對錐形瓶（或C處反應管）微熱，若導氣管口有氣泡，停止加熱，導氣管中進入一段水柱，表示氣密性良好。 （2）②④ （3）排凈裝置中空氣，防止空氣干擾實驗。
（4）N₂ （5）假設Ⅲ  4Mg+2NO₂4MgO+N₂  3Mg+N₂Mg₃N₂
（6）活塞K處的導氣管插入NaOH溶液中，進行尾氣吸收。

試題分析：在NO₂中含有N、O元素，所以Mg在其中燃燒產物可能是MgO、Mg₃N₂或它們的混合物。假設Ⅱ.固體產物為Mg₃N₂ 。Ⅲ.固體產物為MgO和Mg₃N₂（1）如圖連接好儀器，裝藥品前裝置的氣密性檢驗方法是：關閉分液漏斗活塞和活塞K，將導氣管末端插入水中，對錐形瓶（或C處反應管）微熱，若導氣管口有氣泡，停止加熱，導氣管中進入一段水柱，表示氣密性良好。（2）Cu與濃硝酸反應產生的氣體NO₂是酸性氣體，不能使用堿性干燥劑來干燥。排除 ③堿石灰；U形管裝的是固體干燥劑，而濃硫酸是液體，不能使用，排除①濃硫酸。故裝置B中盛裝的干燥劑可以是②無水CaCl₂ ④五氧化二磷。（3）開始打開活塞k,讓A中反應進行一段時間，待C中充滿紅綜色氣體后，關閉活塞k，再點燃C處酒精燈，同時D中堿液盛的很滿，這樣做的目的是排凈裝置中空氣，防止空氣干擾實驗。（4）E中收集到的氣體對氫氣的相對密度是14,相對分子質量為14×2=28，該氣體是N₂.（5）若完全轉化為MgO，則反應后的固體質量是反應前的(24+16)：24=1.67倍.若完全轉化為Mg₃N₂，則反應后的固體質量是反應前的(24×3+14×2)：(24×3)=1.39倍。實驗得到固體殘留物的質量是實驗前Mg粉質量的1.5倍，所以得到的是MgO和Mg₃N₂的混合物。故假設設Ⅲ成立。C中發生的化學反應方程式有4Mg+2NO₂4MgO+N₂  3Mg+N₂Mg₃N₂。（6）本實驗中存在明顯缺陷，就是沒有尾氣處理裝置。改進措施是活塞K處的導氣管插入NaOH溶液中，進行尾氣吸收。₂的反應及固體產物的成分。