Question

15．镁是一种性质活泼的金属，请回答下列问题：
（1）甲组同学通过实验探究Mg能否在CO₂气体中燃烧，将镁条在空气中点燃后迅速插入盛有CO₂气体的集气瓶中，观察到镁条剧烈燃烧，瓶内壁出现黑色固体颗粒等现象．写出Mg在CO₂中燃烧的化学方程式：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO
（2）乙组同学根据甲组实验，推测Mg也能在NO₂中燃烧，可能产物为MgO、Mg₃N₂、和N₂．请通过下图所给装置及药品来验证反应产物（夹持装置省略，部分仪器可重复使用）．
已知：a．Mg₃N₂遇水强烈水解．
b．NO₂气体能被NaOH吸收．
c.25℃时，电离常数：CH₃COOH的K_a=1.8×10^-5    NH₃•H₂O的K_a=1.8×10^-5
回答下列问题：

①乙组同学实验装置连接的正确顺序为A→C→B→C→D（填装置字母）；装置C中盛放的试剂是无水CaCl₂．
②当实验过程中出现B中充满红棕色气体现象时，才能开始加热，确定产物中有N₂生成的实验现象为装置D的NaOH溶液中有气泡逸出，导管出口处为无色无味气体．
③装置D中生成两种物质的量相等的钠盐，其离子方程式为2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O．
（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．
②Mg（OH）₂与NH₄⁺直接反应而溶解：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．

Answer 1

分析 （1）将镁条在空气中点燃后迅速插入盛有CO₂气体的集气瓶中，观察到镁条剧烈燃烧，瓶内壁出现黑色固体颗粒生成碳单质和氧化镁白色固体；
（2）①装置A：铜和浓硝酸制取二氧化氮，装置C：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B：镁条和二氧化氮反应，装置D：吸收二氧化氮；
②B中充满红棕色气体再开始加热，氮气不溶于水，如果有氮气，则能通过排水法收集到气体；
③装置D中生成两种物质的量相等的钠盐是二氧化氮和氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水；
（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）Mg在CO₂中燃烧生成氧化镁和碳，反应的化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$C+2MgO，
故答案为：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C干燥剂干燥，通入硬质玻璃管B与镁粉发生反应，然后再干燥气体，用D装置除去多余的NO₂，故连接装置的顺序为：BCBED，用装置C干燥剂干燥，通入硬质玻璃管B与镁粉发生反应，然后再干燥气体，装置C中的作用是在B的两侧防止水蒸气进入B中与产物Mg₃N₂反应，可以选择固体氯化钙，
故答案为：C→B→C→D；无水CaCl₂；
②当实验过程中出现B中充满红棕色气体现象时，才能开始加热，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，装置D的NaOH溶液中有气泡逸出，导管出口处为无色无味气体，
故答案为：B中充满红棕色气体； 装置D的NaOH溶液中有气泡逸出，导管出口处为无色无味气体；
③装置D中生成两种物质的量相等的钠盐是二氧化氮和氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，反应的离子方程式为：2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O，
故答案为：2NO₂+2OH^-=NO₂^-+NO₃^-+H₂O；
（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：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．

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．