Question

【題目】甲同學通過查詢資料知道，一定濃度的硝酸與Mg反應時，可同時得到NO2、NO、N2三種氣體。該同學欲用下列儀器組裝裝置來直接驗證有NO2、NO生成并制取氮化鎂 (假設實驗中每步轉化均是完全的) 。查閱文獻得知：

①NO2沸點為21.1 ℃、熔點為－11 ℃，NO沸點為－151 ℃、熔點為－164 ℃；

②鎂也能與CO2反應；

③氮化鎂遇水劇烈水解生成Mg(OH)2和氨氣。

（1）為實現上述實驗目的，所選用的儀器的正確連接方式是：A→ →E，實驗中先打開開關K，通過導管向裝置內通入CO2氣體以排出裝置內的空氣，停止通入CO2的標志是 。

（2）確定還原產物中有NO2的現象是 ，實驗中要多次使用裝置F，第二次使用F的目的是 。

（3）實驗過程中，發現在D中產生預期現象的同時，C中溶液顏色慢慢褪去，試寫出C中反應的離子方程式 。

（4）甲同學在A中開始反應時，馬上點燃B處的酒精燈，實驗結束后通過測試發現B處的產品純度不高，原因是 。

（5）設計一種實驗方案，驗證鎂與硝酸反應時確實有氨氣生成 。

Answer 1

【答案】（1）D→C→F→B→F E中出現白色沉淀

（2）A中有紅棕色氣體產生(或D中出現有色液體) 防止水蒸氣進入B導致氮化鎂水解

（3）5NO＋4H＋＋3MnO4-===3Mn2＋＋5NO3-＋2H2O

（4）裝置中充滿CO2，而加熱時CO2也能與Mg反應

（5）取少量B中反應后的固體放入試管中，再向試管中滴加適量的水并將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口處，試紙變藍

【解析】（1）探究一定濃度的硝酸與Mg反應產物：A三頸燒瓶中為鎂和硝酸反應，可能得到NO2、NO、N2三種氣體，若二氧化氮氣體，A中有紅棕色氣體產生，經過D裝置冰鹽水冷卻生成的氣體，D中出現有色液體，C中盛放1%的酸性高錳酸鉀，若出現高錳酸鉀褪色，說明有NO生成，氧化反應為：5NO+4H++3MnO4-═3Mn2++5NO3-+2H2O，經過裝置F進行氣體干燥，然后進入裝置B進行鎂和氮氣的反應，再經過裝置F，防止水蒸氣進入B導致氮化鎂水解，最后用氫氧化鋇吸收尾氣，所選用的儀器的正確連接方式是：A→D→C→F→B→F→E當E中出現白色沉淀，說明二氧化碳已經充滿整個裝置，已經全部排出裝置內的空氣，需停止通入CO2；

（2）氮化鎂易水解，第二次使用F的目的是防止水蒸氣進入B導致氮化鎂水解；

（3）C中溶液顏色慢慢褪去，為NO和高錳酸根離子發生的氧化還原反應，該反應中，反應中物質的化合價變化：MnO4-→Mn2+，Mn元素化合價由+7價→+2價，一個MnO4-得5個電子；NO→NO3-，N由+2價變成+5價，一個NO分子失去3個電子，所以其最小公倍數為15，故MnO4-的計量數為3，NO的計量數為5，然后根據原子守恒配平其它元素，配平后的離子方程式為5NO＋4H＋＋3MnO4-===3Mn2＋＋5NO3-＋2H2O；

（4）鎂條與二氧化碳發生置換反應，生成碳與氧化鎂，反應為2Mg+CO22MgO+C，所以在A中開始反應時，馬上點燃B處的酒精燈，實驗結束后通過測試發現B處的產品純度不高，原因是裝置中充滿CO2，而加熱時CO2也能與Mg反應；

（5）鎂與硝酸反應時若有氮氣生成，則生成的氮氣和鎂反應生成氮化鎂，氮化鎂易水解生成氨氣，所以取少量B中反應后的固體放入試管中，再向試管中滴加適量的水并將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口處，試紙變藍，說明有氮氣生成。