Question

19．某課外活動(dòng)小組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)燃的鎂條能在CO₂氣體中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生黑、白兩種固體，類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路對(duì)Mg與NO₂的反應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)并探究Mg與NO₂的反應(yīng)及產(chǎn)物．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）利用如圖裝置完成實(shí)驗(yàn)，連接的順序?yàn)?br />（c）-a-b-（e）-（f）-i-j-h-g-d．
（2）裝置A中盛裝的干燥劑可以是②④（填序號(hào)）．
①濃硫酸   ②無水CaCl₂    ③堿石灰   ④五氧化二磷
（3）裝置E的作用是2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O（用化學(xué)方程式表示），裝置B中盛放濃硝酸的儀器名稱是分液漏斗，裝置F的作用是防止倒吸．
（4）為防止空氣干擾實(shí)驗(yàn)，排凈裝置中空氣的具體實(shí)驗(yàn)操作為打開N，關(guān)閉M，滴加濃硝酸，當(dāng)干燥管中充滿紅棕色氣體時(shí)，關(guān)閉N．
（5）已知裝置D中初始加入的鎂粉的質(zhì)量為13.2g，在足量的NO₂中充分燃燒，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，硬質(zhì)玻璃管冷卻至室溫，稱量，測(cè)得剩余固體的質(zhì)量為21.0g，產(chǎn)生的氣體體積為1120mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），寫出玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂．
（6）在設(shè)計(jì)上若沒有干燥管是否可行？請(qǐng)解釋原因不行，因?yàn)楦稍锕艿淖饔檬窃诔錆M二氧化氮?dú)怏w過程中避免污染氣體排放到空氣中污染空氣．

Answer 1

分析 （1）類比Mg與CO₂反應(yīng)的思路對(duì)Mg與NO₂的反應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)并探究Mg與NO₂的反應(yīng)及產(chǎn)物，利用裝置B生成二氧化氮?dú)怏w，通過裝置A干燥氣體，通過裝置D使二氧化氮和鎂粉發(fā)生反應(yīng)，通過F防止倒吸，通過裝置E吸收二氧化氮?dú)怏w最后通過裝置C測(cè)定生成氣體體積，驗(yàn)證生成的氣體為氮?dú)猓?br />（2）裝置A中盛裝的干燥劑是干燥生成的二氧化氮?dú)怏w，不能是溶液，應(yīng)為固體干燥劑且不與二氧化氮反應(yīng)，NO₂不能用堿性干燥劑干燥，選擇酸性或中性固體干燥劑；
（3）二氧化氮?dú)怏w不能直接排放，用氫氧化鈉吸收，裝置E是吸收二氧化氮生成硝酸鈉和亞硝酸鈉，B中儀器分液漏斗用來添加濃硝酸，裝置F是安全瓶；
（4）為防止空氣干擾實(shí)驗(yàn)，排凈裝置中空氣，利用裝置E中止水夾，關(guān)閉M打開N，使裝置充滿紅棕色氣體；
（5）設(shè)生成Mg₃N₂的物質(zhì)的量為xmol，MgO的物質(zhì)的量為Ymol，可得到3x+y=0.55mol，100x+40y=21.0g
解得x=0.05，y=0.4，N₂的物質(zhì)的量為0.05mol，即得到方程；
（6）裝置E中 干燥管是防止空氣中氣體、水蒸氣進(jìn)入，排凈空氣過程中防止二氧化氮排放到空氣中．

解答 解：（1）類比Mg與CO₂ 反應(yīng)的思路對(duì)Mg與NO₂的反應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)并探究Mg與NO₂的反應(yīng)及產(chǎn)物，利用裝置B生成二氧化氮?dú)怏w，通過裝置A干燥氣體，通過裝置D使二氧化氮和鎂粉發(fā)生反應(yīng)，通過F防止倒吸，通過裝置E吸收二氧化氮?dú)怏w最后通過裝置C測(cè)定生成氣體體積，驗(yàn)證生成的氣體為氮?dú)�，�?shí)驗(yàn)裝置連接的順序?yàn)?br />c-a-b-e-f-i-j-h-g-d，
故答案為：a；b；i；j；h；g；d；
（2）①濃硫酸為溶液不能用U形管干燥氣體，故①錯(cuò)誤；
②無水CaCl₂ 為中性固體干燥劑，和二氧化氮不反應(yīng)，可以干燥二氧化氮?dú)怏w，故②正確；
③堿石灰為氫氧化鈉和氧化鈣混合物，和二氧化氮發(fā)生反應(yīng)，不能用來干燥二氧化氮，故③錯(cuò)誤；
④五氧化二磷為酸性干燥劑為固體，不與二氧化氮反應(yīng)，可以用來干燥二氧化氮?dú)怏w，故④正確；
故答案為：②④；
（3）裝置E是吸收二氧化氮生成硝酸鈉和亞硝酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，B裝置B中盛放濃硝酸的儀器名稱是分液漏斗，用來添加濃硝酸，裝置F是安全瓶，起到防止倒吸的作用，
故答案為：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O；分液漏斗；防止倒吸；
（4）為防止空氣干擾實(shí)驗(yàn)，排凈裝置中空氣，利用裝置E中止水夾，關(guān)閉M打開N，使裝置充滿紅棕色氣體，具體實(shí)驗(yàn)操作為打開N，關(guān)閉M，滴加濃硝酸，當(dāng)干燥管中充滿紅棕色氣體時(shí)，關(guān)閉N
故答案為：打開N，關(guān)閉M，滴加濃硝酸，當(dāng)干燥管中充滿紅棕色氣體時(shí)，關(guān)閉N；
（5）已知裝置E中初始加入Mg粉質(zhì)量為13.2g，物質(zhì)的量=$\frac{13.2g}{24g/mol}$=0.55mol，在足量的NO₂中充分燃燒，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，硬質(zhì)玻璃管冷卻至室溫、稱量，測(cè)得硬質(zhì)玻璃管中剩余固體的質(zhì)量為21.0g為氮化鎂和氧化鎂，產(chǎn)生N₂的體積為1120mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol．
設(shè)生成Mg₃N₂的物質(zhì)的量為xmol，MgO的物質(zhì)的量為Ymol，可得到3x+y=0.55mol，100x+40y=21.0g
解得x=0.05，y=0.4，N₂的物質(zhì)的量為0.05mol，
n（Mg）：n（Mg₃N₂）：n（MgO）：n（N₂）=0.55：0.05：0.4：0.05=11：1：8：1：，結(jié)合氮原子守恒NO₂前系數(shù)為4，
即得到11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂，
故答案為：11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂；
（6）在設(shè)計(jì)上若沒有干燥管，在充滿二氧化氮?dú)怏w過程中二氧化氮會(huì)排放到空氣中污染環(huán)境，若沒有干燥管不行，因?yàn)楦稍锕艿淖饔檬窃诔錆M二氧化氮?dú)怏w過程中避免污染氣體排放到空氣中污染空氣，
故答案為：不行，因?yàn)楦稍锕艿淖饔檬窃诔錆M二氧化氮?dú)怏w過程中避免污染氣體排放到空氣中污染空氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究方法和組成的測(cè)定分析，實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)組成的計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度中等．