Question

11．鎂及其化合物性質(zhì)研究：

（1）某學(xué)生根據(jù)鎂與CO₂反應(yīng)，推測(cè)Mg能在NO₂中燃燒，可能產(chǎn)物為MgO、N₂和Mg₃N₂．通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)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：Mg₃N₂遇水強(qiáng)烈反應(yīng)，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圖1裝置依次連接的順序?yàn)锳BCBED（填字母序號(hào)）；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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為D中試劑瓶中的水被氣體壓入燒杯中．
（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：氮化鎂是否含有未反應(yīng)的鎂，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象取少量產(chǎn)物于試管中，加入少量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，棄去上層清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鎂．
（3）精細(xì)三硅酸鎂（可用MgxSi₃Oy•mH₂O表示），是治療胃酸過(guò)多的藥品之一，三硅酸鎂不溶于水和乙醇，易與無(wú)機(jī)酸反應(yīng)．某化學(xué)興趣小組欲測(cè)定三硅酸鎂的化學(xué)式，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟一：取16.6g樣品，充分加熱至質(zhì)量不再變化，冷卻、稱(chēng)量，記錄質(zhì)量為13.0g．
步驟二：另取16.6g三硅酸鎂樣品，向其中加入足量100mL 4mol/L的鹽酸，充分反應(yīng)后，過(guò)濾、洗滌、灼燒，得固體9.0g．該固體高熔點(diǎn)．結(jié)構(gòu)為空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．
①加熱分解樣品所需的硅酸鹽儀器有酒精燈、坩堝、泥三角．
②步驟一中至少需要進(jìn)行4次稱(chēng)量．
③計(jì)算三硅酸鎂的化學(xué)式Mg₂Si₃O₈•4H₂O或2MgO•3SiO₂•4H₂O．
（4）新型Mg-NaClO燃料電池裝置如圖2，下列說(shuō)法正確的是BC
A．正極反應(yīng)是：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
B．電池工作時(shí)，正極區(qū)域pH值增大
C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成0.05molCl^-
D．電解質(zhì)溶液為MgCl₂．

Answer 1

分析 （1）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(shí)驗(yàn)，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?dú)獠蝗苡谒�，如果有氮�(dú)�，則能通過(guò)排水法收集到氣體；
（2）因氮化鎂與水反應(yīng)，Mg不溶于水，但Mg與酸反應(yīng)，則確定氮化鎂是否含有未反應(yīng)的鎂；
（3）①加熱分解固體樣品所需的硅酸鹽儀器；
②加熱分解固體樣品的恒重操作至少的次數(shù)；
③固體樣品灼燒得到的固體是二氧化硅，樣品加熱分解，減少質(zhì)量是水，根據(jù)元素守恒結(jié)合化合價(jià)規(guī)則確定化學(xué)式；
（4）原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，由陰離子移動(dòng)方向可知Y為負(fù)極，X為正極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，以此解答該題．

解答 解：（1））①M(fèi)g能在NO₂中燃燒，產(chǎn)物為Mg₃N₂、MgO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?yàn)椋築CBED，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?dú)獠蝗苡谒�，如果有氮�(dú)�，則能通過(guò)排水法收集到氣體，所以確定產(chǎn)物中有N₂生成的實(shí)驗(yàn)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；
（2）確定氮化鎂是否含有未反應(yīng)的鎂，其實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象為取少量產(chǎn)物于試管中，加入少量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，棄去上層清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鎂，
故答案為：取少量產(chǎn)物于試管中，加入少量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，棄去上層清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鎂．
（3）①加熱分解固體樣品所需的硅酸鹽儀器有酒精燈、坩堝、泥三角，
故答案為：酒精燈、坩堝、泥三角；
②加熱分解固體樣品的恒重操作至少的次數(shù)為4次，
故答案為：4；
③16.6g三硅酸鎂樣品，充分加熱至不再分解，冷卻、稱(chēng)量，得固體13.0g，即含有水的質(zhì)量是3，6g，物質(zhì)的量是0.2mol，16.6g三硅酸鎂樣品，向其中加入足量100mL 4mol/L的鹽酸，充分反應(yīng)后，過(guò)濾、洗滌、灼燒，得到的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且熔沸點(diǎn)很高的固體9.0g即為二氧化硅，物質(zhì)的量為$\frac{9.0g}{60g/mol}$=0.15mol，設(shè)三硅酸鎂物質(zhì)的量是s，則根據(jù)元素守恒，得到關(guān)系式：
 Mg_xSi₃O_y•mH₂O～3SiO₂～mH₂O
 1                            3         m 
 s                          0.15      0.2
解得s=0.05，m=4，Mg_xSi₃O_y•mH₂O的摩爾質(zhì)量M=$\frac{16.6g}{0.05mol}$=332g/mol，即24x+28×3+16y+18×4=332，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為零，則2x+4×3=2y，解得x=2，y=8，
三硅酸鎂的化學(xué)式Mg₂Si₃O₈•4H₂O或2MgO•3SiO₂•4H₂O．
故答案為：Mg₂Si₃O₈•4H₂O或2MgO•3SiO₂•4H₂O； 
（4）A．正極反應(yīng)是：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，故A錯(cuò)誤；
B．電池工作時(shí)，正極區(qū)域pH值增大．正極反應(yīng)是：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，pH值增大，故B正確；
C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成0.05molCl^-．由ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-可知，故C正確；
D．電解質(zhì)溶液為MgCl₂．電解質(zhì)溶液應(yīng)為NaClO溶液，故D錯(cuò)誤．
故選BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究，理解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)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