Question

某課外活動小組根據Mg與CO₂的反應原理，探究Mg與NO₂的反應及固體產物。該小組通過實驗確認Mg能在NO₂中燃燒，并對固體產物提出三種假設：
I．同體產物為MgO。
II．假設為______________。
III．假設為：______________。
請回答下列問題：
資料信息：2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O
（1）如圖連接好儀器，裝藥品前如何檢驗裝置的氣密性_______。

（2）裝置B中盛裝的干燥劑可以是（填序號）_______。
①濃硫酸   ②無水CaCl₂   ③堿石灰   ④五氧化二磷
（3）開始打開活塞k，讓A中反應進行一段時間，待C中充滿紅綜色氣體后，關閉活塞k，再點燃C處酒精燈，同時D中堿液盛的很滿，這樣做的目的都是______________。
（4）E中收集到的氣體對氫氣的相對密度是14，該氣體是_______。
（5）實驗得到固體殘留物的質量是實驗前Mg粉質量的1.5倍，則假設_______成立。C中發生的化學反應方程式為______________
（6）本實驗中存在明顯缺陷，改進措施是___________

Answer 1

Ⅱ．固體產物為Mg₃N₂
III．固體產物為MgO和Mg₃N₂
（1）關閉分液漏斗活塞和活塞K，將導氣管末端插入水中，對錐形瓶（或C處反應管）微熱，若導氣管口有氣泡，停止加熱，導氣管中進入一段水柱，表示氣密性良好。
（2）②④
（3）排凈裝置中空氣，防止空氣干撓實驗。
（4）N₂
（5）假設III      4Mg+2NO₂4MgO+N₂    3Mg+N₂Mg₃N₂
（6）活塞K處的導氣管插入NaOH溶液中，進行尾氣吸收。

試題解析：Mg與NO₂反應，根據原子守恒，則產物可能是MgO、Mg₃N₂或MgO和Mg₃N₂
（1）檢驗裝置氣密性通常用加熱法，即將各個活塞關閉，將導管末端伸入水中，微熱氣體發生裝置，看是否產生氣泡，停止加熱后，看導管中是否有一段水柱。
（2）NO₂可與濃硫酸、NaOH反應，因此不能用濃硫酸、堿石灰干燥。
（3）為防止Mg與空氣中的N₂、O₂反應對實驗產生干擾，需排盡裝置中空氣。
（4）收集的氣體對氫氣的相對密度是14，則氣體的相對分子質量是2×14=28，氣體為N₂。
（5）若產物只有MgO，則固體質量是反應前的≈1.7倍，若產物只有Mg₃N₂，則固體的質量是反應前的≈1.4倍，實驗得到的固體質量是反應前的1.5倍，則得到的是MgO和Mg₃N₂的混合物，故假設III成立。
仿照Mg與CO₂的反應，可知Mg與NO₂反應生成MgO和N₂，產生N₂繼續和Mg反應得到Mg₃N₂。
（6）比較明顯的缺陷是，排盡裝置空氣時，產生的NO₂在活塞k處直接排入空氣中，會污染環境，因此需將活塞k處的導管通入NaOH溶液中。