Question

实验室探究金属Mg在NO_x中的燃烧产物。回答下列问题：

(1)推测金属Mg在NO_x中的燃烧产物为MgO、N₂和Mg₃N₂，则反应的化学方程式为__________________________________________________________。

(2)设计下列装置完成反应且验证产物中有N₂(夹持装置已略去，部分装置可重复使用)。

①选择上图中的装置，按气流方向将其连接，用接口字母表示的顺序为______________。安装仪器后，首先检查装置的气密性，然后进行的操作是__________________。

②装置A中仪器名称为_______________________________________，反应的化学方程式为_____________________________________________。

③验证产物中有N₂生成的现象为_______________________________________________。

(3)检验Mg与NO_x反应产物中是否存在Mg₃N₂的操作、现象和结论为________________________________________________________________________________________________

(4)Mg与NO_x反应的产物MgO能溶于NH₄Cl溶液且放出NH₃，推测其可能的原因。

甲同学认为NH₄Cl溶液存在水解平衡NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺，因MgO+2H⁺=Mg²⁺+H₂O导致c(H⁺)减小，水解平衡右移导致NH₃·H₂O浓度增大，分解生成NH₃。

乙同学认为发生MgO+2NH₄⁺=Mg²⁺+H₂O+2NH₃↑而溶解。

请设计实验探究乙同学的推测是否合理________________________________________。

Answer

2xMg+2NOx2xMgO+N2 3Mg+ N2Mg3N2 abcdebcghf 打开分液漏斗活塞，待红棕色气体充满整个装置后(或把装置中的空气排除后)，点燃酒精灯 分液漏斗、平底烧瓶 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 装置D中气体体积增大，水从广口瓶流入烧杯中 取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有无色刺激性气味(或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)的气体，则证明产物存在Mg3N2，否则不存在。 向MgO固体中加入过量CH3COONH4溶液，若固体溶解且放出NH3，则证明乙同学推出合理，否则乙同学推测不合理。

【解析】(1)金属Mg在NOx中的燃烧产物为MgO、N2，Mg在氮气中燃烧生成Mg3N2，则发生反应的化学方程式为2xMg+2NOx2xMgO+N2、3Mg+ N2Mg3N2；

(2)①装置A中Cu与浓硝酸反应生成的气体NO2，用装置B干燥剂干燥，通入硬质玻璃管C与镁粉发生反应，然后再干燥气体，用E装置除去多余的NO2，装置D排水法收集N2，则根据气流方向连接装置，其接口字母表示的顺序为abcdebcghf；安装仪器后，首先检查装置的气密性，然后进行的操作是打开分液漏斗活塞，待红棕色气体充满整个装置后(或把装置中的空气排除后)，点燃酒精灯，这样做的目的是除去装置内空气；

②根据仪器的结构可知装置A中仪器有分液漏斗、平底烧瓶，铜和浓硝酸反应生成NO2，发生反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；

③氮气不溶于水，如果有氮气，则能通过排水法收集到气体，所以确定产物中有N2生成的实验现象为D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中，；

(3)根据Mg3N2遇水易水解的性质，取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有无色刺激性气味(或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)的气体，则证明产物存在Mg3N2，否则不存在；

(4)NH3•H2O的电离常数与CH3COOH电离常数相等，均为1.75×10-5，所以醋酸铵溶液呈中性，将①中加水后的溶液加热，赶走NH3后，再加入过量的 CH3COONH4溶液，固体溶解，说明MgO和Mg(OH)2溶于铵盐溶液是与NH4+直接反应，不是与NH4+水解出来的H+反应。