Question

镁是一种性质活泼的金属，请回答下列问题：

(1)甲组同学通过实验探究Mg能否在CO₂气体中燃烧，将镁条在空气中点燃后迅速插入盛有CO₂气体的集气瓶中，观察到镁条剧烈燃烧，瓶内壁出现黑色固体颗粒等现象。写出Mg在CO₂中燃烧的化学方程式：__________

(2)乙组同学根据甲组实验，推测Mg也能在NO₂中燃烧，可能产物为MgO 、Mg₃N₂、和N₂。请通过下图所给装置及药品来验证反应产物（夹持装置省略，部分仪器可重复使用）。

已知：a. Mg₃N₂遇水强烈水解。

b. NO₂气体能被NaOH吸收。

c.25℃时，电离常数：CH₃COOH的Ka=1.8×10^-5    NH₃·H₂O的Ka=1.8×10^-5

回答下列问题：

①乙组同学实验装置连接的正确顺序为A→__________（填装置字母）；装置C中盛放的试剂是________。

②当实验过程中出现_________现象时，才能开始加热，确定产物中有N₂生成的实验现象为_________。

③装置D中生成两种物质的量相等的钠盐，其离子方程式为___________。

(3)设计实验证明：

①产物中存在Mg₃N₂：__________________。

②Mg(OH)₂与NH₄⁺直接反应而溶【解析】
_____________。

Answer

2Mg+CO2C+2MgO C→B→C→D 无水CaCl2 B中充满红棕色气体 装置D的NaOH溶液中有气泡逸出，导管出口处为无色无味气体 2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O 取C中少量反应产物，加入适量水，有白色沉淀生成，且产生刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 取少量Mg(OH)2固体放入试管中，加入足量饱和CH3COONH4溶液，振荡，固体能溶解，故得此结论

【解析】本题考查实验设计方案的评价，（1）镁条剧烈燃烧，瓶内有黑色固体产生，黑色固体为C，因此反应方程式为2Mg＋CO2MgO＋C；（2）①实验目的是验证反应产物，装置A的作用是制备NO2，因为Mg3N2易水解，因此反应前应除去NO2中水蒸气，因此通过装置C除去水蒸气，然后通入到装置B中进行反应，NO2有毒，为防止污染空气，需要进行尾气处理，因为NO2能被NaOH溶液吸收，因此应用氢氧化钠除去NO2，同时为防止氢氧化钠溶液中水进入到装置B中，因此B后接C装置，再接装置D，因此连接顺序是A→C→B→C→D；因为装置C为U型管，因此盛放的是固体，盛放无水CaCl2；②金属镁能与氧气反应，因此点燃前，应除去装置中的空气，应先通一段时间的NO2，当B中充满红棕色气体时，再点燃酒精灯；装置D的NaOH溶液中有气泡逸出，导管出口处为无色无味气体，说明产生了N2；③NO2与NaOH发生歧化反应，生成NaNO3和NaNO2，两者物质的量相等，通过化合价的升降法进行配平，离子反应式为：2NO2+2OH－=NO2－+NO3－+H2O；（3）①Mg3N2遇水强烈水解，发生Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑，通过验证氨气的存在，证明生成氮化镁，即取C中少量反应产物，加入适量水，有白色沉淀生成，且产生刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 ；②根据信息c，醋酸和氨水的电离程度相同，即醋酸铵溶液显中性，具体操作是 取少量Mg(OH)2固体放入试管中，加入足量饱和CH3COONH4溶液，振荡，固体能溶解，故得此结论。

点睛：本题易错点是装置的连接，装置连接过程中，注意信息的应用，同时注意杂质对实验的干扰，如Mg3N2遇水强烈水解，因此不仅除去NO2中的水蒸气，还要防止氢氧化钠溶液中水进入到装置B中。