Question

薛文同学通过查询资料知道，一定浓度的硝酸与Mg反应时，可同时得到NO₂、NO、N₂三种气体。该同学欲用下列仪器组装装置来直接验证有NO₂、NO生成并制取氮化镁。(假设实验中每步转化均是完全的)查阅文献得知：

①NO₂沸点为21.1 ℃、熔点为－11 ℃，NO沸点为－151 ℃、熔点为－164 ℃；

②镁也能与CO₂反应；

③氮化镁遇水剧烈水解生成Mg(OH)₂和氨气。

（1）实验中先打开开关K，通过导管向装置内通入CO₂气体以排出装置内的空气，停止通入CO₂的标志是____________。

（2）为实现上述实验目的，所选用的仪器的正确连接方式是：A→_____→E，确定还原产物中有NO₂的现象是___________，实验中要多次使用装置F，第二次使用F的目的是____________。

（3）实验过程中，发现在D中产生预期现象的同时，C中溶液颜色慢慢褪去，试写出C中反应的离子方程式________________。

（4）薛文同学在A中开始反应时，马上点燃B处的酒精灯，实验结束后通过测试发现B处的产品纯度不高，原因是_________________。

（5）设计一种实验方案，验证镁与硝酸反应时确实有氮气生成____________________。

Answer

（1）E中出现白色沉淀（2）D→C→F→B→F

A中有红棕色气体产生(或D中出现有色液体) 防止水蒸气进入B导致氮化镁水解

（3）5NO＋4H＋＋3Mn===3Mn2＋＋5N＋2H2O

（4）装置中充满CO2，而加热时CO2也能与Mg反应

（5）取少量B中反应后的固体放入试管中，再向试管中滴加适量的水并将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口处，试纸变蓝

【解析】

试题分析：（1）CO2能与Ba(OH)2溶液反应生成碳酸钡白色沉淀，所以通过导管向装置内通入CO2气体以排出装置内的空气，停止通入CO2的标志是E中出现白色沉淀。

（2）该实验的目的是用一定浓度的硝酸与Mg反应，验证有NO2、NO生成并制取氮化镁，先是镁和硝酸反应生成NO和NO2 ，因为NO2沸点为21.1 ℃、熔点为－11 ℃，将混合气体通过D装置除去NO2，再通过C装置除去NO，因为氮化镁遇水剧烈水解生成Mg(OH)2和氨气，所以再通过F除去水蒸气，然后通过B，因为氮的氧化物污染空气，必须用碱液吸收，则在B、E之间加上F装置，所以为实现上述实验目的，所选用的仪器的正确连接方式是：A→D→C→F→B→F→E；NO2是红棕色的气体，则确定还原产物中有NO2的现象是A中有红棕色气体产生(或D中出现有色液体)，为了防止水蒸气进入B导致氮化镁水解，实验中要多次使用装置F，即第二次使用F的目的是防止水蒸气进入B导致氮化镁水解。

（3）D中除去NO2气体，在C中溶液颜色慢慢褪去，说明MnO4-得电子生成Mn2＋，NO失电子生成+5价的NO3-，再根据电荷守恒、原子守恒配平，C中反应的离子方程式为5NO＋4H＋＋3Mn===3Mn2＋＋5N＋2H2O

（4）A中开始反应时，马上点燃B处的酒精灯，因为装置中充满CO2，而加热时CO2也能与Mg反应，所以实验结束后通过测试发现B处的产品纯度不高。

（5）若硝酸与镁反应有氮气生成，则B装置中必有Mg3N2生成，而氮化镁遇水剧烈水解生成Mg(OH)2和氨气，所以可以通过检验NH3的存在来检验Mg3N2的存在，具体步骤为取少量B中反应后的固体放入试管中，再向试管中滴加适量的水并将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口处，试纸变蓝，说明镁与硝酸反应时确实有氮气生成。

考点：考查硝酸的化学性质，性质实验方案的设计与评价，物质的制备等知识。