Question

5．Mg能在NO₂中燃烧，产物为Mg₃N₂，MgO和N₂．某科学小组通过实验验证部分产物并探究产物的比例关系．限用如图装置实验（夹持装置省略）
资料信息：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑
回答下列问题：
（1）利用上述装置完成实验，连接顺序为B、B、A、GF、C（填字母序号）．
（2）连接好仪器，装入药品前如何检验装置气密性关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对B中锥形瓶微热，若导管口有气泡冒出，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好
（3）装置A中盛装的干燥剂可以是②④（填序号）
①浓硫酸   ②无水CaCl₂   ③碱石灰    ④五氧化二磷
（4）装置F的作用是除去过量的二氧化氮气体．
（5）要确定产物中有N₂生成，观察到的实验现象为装置C中液面下降，D中出现水，确定产物中含有Mg₃N₂的具体实验操作为取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蓝色．
（6）已知装置E中初始加入镁粉的质量为13.2g，在足量的NO₂中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温，称量，测得剩余固体的质量为21.0g，产生N₂的体积为1120mL（标准状况）．写出玻璃管中发生反应的化学方程式：11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂．

Answer 1

分析 （1）Mg能在NO₂中燃烧，产物为Mg₃N₂、MgO和N₂，装置B中Cu与浓硝酸反应生成的气体NO₂，用装置A干燥剂干燥，通入硬质玻璃管E与镁粉发生反应，用F装置除去多余的NO₂，装置C和D排水法收集N₂，故连接装置的顺序为：BAEGFCD；
（2）连接好仪器，装药品前装置的气密性检查方法是：装置密闭后改变装置内的压强，看导气管是否有气泡冒出，停止加热是否有液体上升设计；
（3）NO₂不能用碱性干燥剂干燥，选择酸性或中性固体干燥剂；
（4）二氧化氮气体不能直接排放，用氢氧化钠吸收；
（5）确定产物中有氮气生成的实验现象为装置C中收集到大量气体，有反应Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，故可检验氨气的生成确定产物中含有Mg₃N₂；
（6）设生成Mg3N2的物质的量为xmol，MgO的物质的量为Ymol，可得到3x+y=0.55mol，100x+40y=21.0g
解得x=0.05，y=0.4，N2的物质的量为0.05mol，即得到方程．

解答 解：（1）Mg能在NO₂中燃烧，产物为Mg₃N₂、MgO和N₂，装置B中Cu与浓硝酸反应生成的气体NO₂，用装置A干燥剂干燥，通入硬质玻璃管E与镁粉发生反应，用F装置除去多余的NO₂，装置C和D排水法收集N₂，故连接装置的顺序为：BAEGFCD；
答案为：B；A；F；C；
（2）连接好仪器，装药品前装置的气密性检查方法是：关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对锥形瓶或B处反应管微热，若导气管口有气泡，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性完好；
故答案为；关闭分液漏斗活塞，将导气管末端插入水中，对B中锥形瓶微热，若导管口有气泡冒出，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好；
（3）NO₂不能用碱性干燥剂干燥，U形管装的是固体干燥剂，所以干燥剂可以是无水CaCl₂或五氧化二磷等；
故答案为：②④；
（4），装置F是除去过量的二氧化氮气体，2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O；
故答案为：除去过量的二氧化氮气体；
（5）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C中试剂瓶中的水被气体压入烧杯D中；确定产物中含有Mg₃N₂的具体实验操作为：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蓝色；
故答案为：装置C中液面下降，D中出现水；取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蓝色；
（6）已知装置E中初始加入Mg粉质量为13.2g，物质的量=13.2g÷24g/mol=0.55mol，在足量的NO₂中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0g为氮化镁和氧化镁，产生N₂的体积为1120mL（标准状况）物质的量=1.12L÷22.4L/mol=0.05mol．
设生成Mg₃N₂的物质的量为xmol，MgO的物质的量为Ymol，可得到3x+y=0.55mol，100x+40y=21.0g
解得x=0.05，y=0.4，N₂的物质的量为0.05mol，
n（Mg）：n（Mg₃N₂）：n（MgO）：n（N₂）=0.55：0.05：0.4：0.05=11：1：8：1：，结合氮原子守恒NO₂前系数为4，
即得到11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂，
故答案为：11Mg+4NO₂=Mg₃N₂+8MgO+N₂．

点评 本题考查了物质组成和性质的实验探究方法和组成的测定分析，实验基本操作和物质组成的计算是解题关键，题目难度中等．