Question

2．鎂是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料之一，又具有比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性和切削性好、易于回收等優(yōu)點．國內(nèi)外將鎂合金應(yīng)用于汽車行業(yè)，以減重、節(jié)能、降低污染，改善環(huán)境．但金屬鎂性質(zhì)活潑，能與空氣中的O₂、N₂、CO₂等反應(yīng)，也能與沸水反應(yīng)．其中，Mg與N₂反應(yīng)的產(chǎn)物Mg₃N₂與水反應(yīng)：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑．請回答下列問題：
（1）甲組學(xué)生研究Mg能在CO₂氣體中燃燒，并研究其產(chǎn)物．將鎂條在空氣中加熱點燃后迅速插入盛放CO₂氣體的集氣瓶中，觀察到的現(xiàn)象是劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，反應(yīng)后在集氣瓶內(nèi)部附著白色粉末和黑色顆粒；化學(xué)反應(yīng)方程式是2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO
（2）乙組學(xué)生根據(jù)上述甲組實驗，認(rèn)為Mg能在NO₂中燃燒，可能產(chǎn)物為MgO、N₂和Mg₃N₂．通過如下實驗裝置來驗證反應(yīng)產(chǎn)物（夾持裝置省略，部分儀器可重復(fù)使用）．
已知：NO₂氣體能被NaOH吸收．NH₃•H₂O的電離常數(shù)與CH₃COOH電離常數(shù)相等，均為1.75×10^-5．

①乙組同學(xué)的裝置中，依次連接的順序為ABCBED（填字母序號）；裝置B中的作用是在C的兩側(cè)防止水蒸氣進(jìn)入C中與產(chǎn)物Mg₃N₂反應(yīng)
②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）設(shè)計實驗證明：
①產(chǎn)物中存在Mg₃N₂：取C中少量反應(yīng)產(chǎn)物，加入到水中產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，該氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)
②MgO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)：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，根據(jù)固體是否溶解分析判斷．

Answer 1

分析 （1）鎂和二氧化碳在點燃條件下反應(yīng)生成MgO和C，同時發(fā)出耀眼白光；
（2）①裝置A：銅和濃硝酸制取二氧化氮，裝置B：干燥二氧化氮，防止水蒸氣干擾實驗，在加熱條件下將Mg和二氧化氮混合，然后再干燥氣體，裝置C：鎂條和二氧化氮反應(yīng)，裝置D：排水法收集N₂，裝置E：吸收二氧化氮，然后用排水法收集N₂；
②氮氣不溶于水，如果有氮氣，則能通過排水法收集到氣體；
（3）①氮化鎂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣，氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色；
②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，根據(jù)固體是否溶解分析判斷．

解答 解：（1）鎂和二氧化碳在點燃條件下反應(yīng)生成MgO和C，同時發(fā)出耀眼白光，所以看到的現(xiàn)象是：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，反應(yīng)后在集氣瓶內(nèi)部附著白色粉末和黑色顆粒，反應(yīng)方程式為：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO．，
故答案為：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，反應(yīng)后在集氣瓶內(nèi)部附著白色粉末和黑色顆粒；2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$C+2MgO；
（2）①Mg能在NO₂中燃燒，產(chǎn)物為Mg₃N₂、Mg0和N₂，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，故連接裝置的順序為：BCBED，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，裝置B中的作用是在C的兩側(cè)防止水蒸氣進(jìn)入C中與產(chǎn)物Mg₃N₂反應(yīng)，
故答案為：BCBED；在C的兩側(cè)防止水蒸氣進(jìn)入C中與產(chǎn)物 Mg₃N₂反應(yīng)；
②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，
故答案為：D中試劑瓶中的水被氣體壓入燒杯中；
（3）①取C中少量反應(yīng)后的固體產(chǎn)物，加入到水中產(chǎn)生有刺激性氣味的氣體，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變成藍(lán)色，證明產(chǎn)物中存在Mg₃N₂，
故答案為：取C中少量反應(yīng)產(chǎn)物，加入到水中產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，該氣體可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)；
②NH₃•H₂O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)，
故答案為：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，根據(jù)固體是否溶解分析判斷．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗探究，理解實驗原理、掌握實驗基本操作和鎂及其化合物性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．