Question

19．镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点．国内外将镁合金应用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境．但金属镁性质活泼，能与空气中的O₂、N₂、CO₂等反应，也能与沸水反应．其中，Mg与N₂反应的产物Mg₃N₂与水反应：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑．请回答下列问题：
（1）甲组学生研究Mg能在CO₂气体中燃烧，并研究其产物．将镁条在空气中加热点燃后迅速插入盛放CO₂气体的集气瓶中，观察到的现象是剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒_；化学反应方程式是2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO
（2）乙组学生根据上述甲组实验，认为Mg能在NO₂中燃烧，可能产物为MgO、N₂和Mg₃N₂．通过如下实验装置来验证反应产物（夹持装置省略，部分仪器可重复使用）．
已知：NO₂气体能被NaOH吸收．NH₃•H₂O的电离常数与CH₃COOH电离常数相等，均为1.75×10^-5．
①乙组同学的装置中，依次连接的顺序为ABCBED（填字母序号）；装置B中的作用是在C的两侧防止水蒸气进入C中与产物 Mg₃N₂反应
②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）设计实验证明：
①产物中存在Mg₃N₂：取C中少量反应产物，加入到水中产生刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝
②MgO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：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．

Answer 1

分析 （1）镁和二氧化碳在点燃条件下反应生成MgO和C，同时发出耀眼白光；
（2）①装置A：铜和浓硝酸制取二氧化氮，装置B：干燥二氧化氮，防止水蒸气干扰实验，在加热条件下将Mg和二氧化氮混合，然后再干燥气体，装置C：镁条和二氧化氮反应，装置D：排水法收集N₂，装置E：吸收二氧化氮，然后用排水法收集N₂；
②氮气不溶于水，如果有氮气，则能通过排水法收集到气体；
（3）①氮化镁和水反应生成氢氧化镁和氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色；
②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，根据固体是否溶解分析判断．

解答 解：（1）镁和二氧化碳在点燃条件下反应生成MgO和C，同时发出耀眼白光，所以看到的现象是：剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒，反应方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO，
故答案为：剧烈燃烧，发出耀眼白光，反应后在集气瓶内部附着白色粉末和黑色颗粒；2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO；
（2）①Mg能在NO₂中燃烧，产物为Mg₃N₂、Mg0和N₂，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，故连接装置的顺序为：BCBED，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，装置B中的作用是在C的两侧防止水蒸气进入C中与产物Mg₃N₂反应，
故答案为：BCBED；在C的两侧防止水蒸气进入C中与产物 Mg₃N₂反应；
②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，
故答案为：D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中；
（3）①取C中少量反应后的固体产物，加入到水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，证明产物中存在Mg₃N₂，
故答案为：取C中少量反应产物，加入到水中产生刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
②NH₃•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，
故答案为：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．

点评 本题考查了物质性质的实验探究，理解实验原理、掌握实验基本操作和镁及其化合物性质是解题关键，题目难度中等．