Question

【題目】學習小組擬通過實驗，探究Mg（NO3）2受熱分解的產物．
小組猜想：ⅰ．固體產物可能有Mg（NO2）2、MgO、Mg3N2中的一種或幾種
ⅱ．氣體產物可能有NO2、N2、O2中的一種或幾種
查得相關資料：a．Mg（NO2）2、Mg（NO3）2易溶于水，MgO難溶于水．
b.2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O
c．Mg3N2+6H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3↑
針對以上猜想，設計了如圖所示實驗（圖中加熱、夾持儀器等裝置均省略）：

進行實驗
Ⅰ．檢驗上述裝置氣密性．
Ⅱ．稱取3.7gMg（NO3）2固體，置入硬質玻璃管A中，打開K，通入一段時間N2 ， 并進行相關物質質量稱量
Ⅲ．關閉K，用酒精燈持續給裝置A加熱，過程中各裝置內溶液均未倒吸入其它裝置．
Ⅳ．待Mg（NO3）2完全分解，裝置冷卻至室溫，打開K，再緩慢通入一會N2后并再稱量．稱得A中剩余固體質量為1.0g，B、C、D、E、F中溶液質量分別增加了2.3g、0.0g、0.1g、0.3g、0.05g．
Ⅴ．取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未出現明顯現象．
回答問題
①小組預測一定有O2生成，理由是 ．
②N2的電子式是 ， 步驟Ⅱ中，通入一段時間N2的目的是 ．
③步驟Ⅲ中，裝置A內若出現了紅棕色氣體，其化學式是 ．
④裝置C中若紅色始終未褪，其設計的目的是 ．
⑤實驗中發現Mg（NO3）2分解時有O2生成，其實驗現象是 ， 用化學用語解釋產生上述現象的原因是 ．
⑥實驗中Mg（NO3）2分解沒有N2生成的理由是 ．
⑦Mg（NO3）2分解的化學方程式是 ．
⑧裝置F中溶液質量增加的原因是 ．

Answer 1

【答案】N元素化合價降低，則一定存在化合價升高的元素，只能為氧元素失去電子生成O2；；避免對分解產物O2的檢驗產生干擾；NO2；驗證NO2是否被吸收干凈，防止NO2干擾后續對O2的檢驗；C中紅色溶液中有氣泡冒出，D中溶液褪色；Na2SO3+H2O?NaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4；Mg（NO3）2的質量與剩余固體、NO2、O2的質量之和相等，已符合質量守恒定律；2Mg（NO3）2 2MgO+4NO2↑+O2；吸收空氣進入的O2所致
【解析】解：①Mg（NO3）2受熱分解生成的氮化物中，N元素的化合價降低，則一定有化合價升高的元素，根據硝酸鎂的組成可知，只能為﹣2價的氧元素失去電子生成氧氣，故答案為：N元素化合價降低，則一定存在化合價升高的元素，只能為氧元素失去電子生成O2；
②氮氣分子中含有氮氮三鍵，氮原子最外層達到8電子穩定結構，其電子式為： ；
步驟Ⅱ中，通入一段時間N2 ， 目的是用氮氣排出裝置中空氣避免對產物氧氣檢驗的干擾，故答案為： ；避免對分解產物O2的檢驗產生干擾；
③步驟Ⅲ中，裝置A內若出現了紅棕色氣體，則該紅棕色氣體為NO2 ， 故答案為：NO2；
④裝置D用于檢驗氧氣，而二氧化氮能夠氧化亞硫酸鈉，影響了氧氣的測定，所以必須用裝置C驗證NO2是否被吸收干凈，防止NO2干擾后續對O2的檢驗，故答案為：驗證NO2是否被吸收干凈，防止NO2干擾后續對O2的檢驗；
⑤若裝置C中紅色溶液中有氣泡冒出，且試管D中亞硫酸鈉的酚酞溶液褪色，則證明反應產物中有氧氣，涉及的反應有：亞硫酸鈉水解溶液呈堿性，所以滴有酚酞的溶液顯示紅色：Na2SO3+H2ONaHSO3+NaOH、亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉：2Na2SO3+O2=2Na2SO4 ， 導致溶液褪色，故答案為：C中紅色溶液中有氣泡冒出，D中溶液褪色；Na2SO3+H2ONaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4；
⑥稱取3.7gMg（NO3）2固體，反應后剩余1g固體，B中增重2.3g為二氧化氮質量，D、E增重的為氧氣，質量為0.4g，總質量恰好為3.7g，說明反應產物中不會有氮氣生成，故答案為：Mg（NO3）2的質量與剩余固體、NO2、O2的質量之和相等，已符合質量守恒定律；
⑦取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未出現明顯現象，說明反應產物中沒有氮化鎂和亞硝酸鎂，只能為氧化鎂，結合其它分析可知，硝酸鎂分解生成氧化鎂、二氧化氮氣體和氧氣，反應方程式為：2Mg（NO3）2 2MgO+4NO2↑+O2↑，故答案為：2Mg（NO3）2 2MgO+4NO2↑+O2↑；
⑧裝置F的作用是吸收空氣中氧氣，避免干擾實驗測定，由于亞硫酸鈉與空氣中氧氣反應生成硫酸鈉，導致試管F中溶液質量增加，故答案為：吸收空氣進入的O2所致．
本題主要是探究硝酸鎂分解產物的成分，重點是設計實驗證明有氧氣生成，因NO2也有氧化性對氧氣的檢驗有干擾應選擇NaOH溶液吸收除去并通過滴有酚酞的NaOH溶液檢驗有無完全除盡，利用Na2SO3溶液的堿性及還原性來檢驗氧氣的存在，原理是氧氣能氧化亞硫酸鈉溶液生成中性的硫酸鈉，另外考慮到空氣中有氧氣，故要排除空氣中氧氣的干擾，據此分析解答；①根據氧化還原反應中化合價有升高，一定也要降低角度進行判斷；②氮氣分子中含有氮氮三鍵，最外層滿足8電子穩定結構；各裝置中都有氧氣，避免空氣中氧氣干擾實驗；③根據二氧化氮為紅棕色氣體分析；④二氧化氮影響氧氣的檢驗，所以檢驗氧氣前先必須證明二氧化氮已經除盡；⑤若C中紅色溶液中有氣泡冒出，D中溶液褪色，則證明產物中有氧氣；分別寫出亞硫酸鈉水解、亞硫酸鈉被氧氣氧化的方程式；⑥根據質量守恒進行判斷；⑦根據以上分析可知，硝酸鎂分解生成氧化鎂、二氧化氮和氧氣，據此寫出反應的方程式；⑧空氣中有氧氣，能夠將亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉導致溶液質量增加