Question

固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂．以Mg（NO₃）₂为研究对象，四个学习小组拟通过实验探究其热分解的产物，分别提出如下4种猜想：
甲组：Mg（NO₂）₂、NO₂、O₂乙组：MgO、NO₂、O₂
丙组：MgO、NO₂、N₂丁组：Mg₃N₂、O₂
（1）实验前，小组成员经讨论认定

 

组的猜想一定不成立，理由是

 

．
查阅资料得知：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
针对其他小组猜想，设计如图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）进行探究：

（2）实验过程
①简述检验该装置气密性的方法

 

．
②称取硬质试管A的质量为18.0g，试管A与Mg（NO₃）₂固体共21.8g置于A中，加热前通入N₂以驱尽装置内的空气，其目的是

 

；关闭K，用酒精灯加热时，正确操作是先

 

然后固定在管中固体部位下加热．
③观察到A中有红棕色气体生成，C中有气泡．
④待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得硬质试管A和剩余固体的总质量为19.0g．
⑤取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未见明显现象．
（3）实验结果分析讨论
①证明一定有O₂生成的依据是

 

，与此相关的化学原理为（用化学方程式表示）

 

．根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想

 

组结论是正确的．
②一位同学认为上述装置不能确认分解产物中有O₂，他的理由你认为可能是

 

，如果需改进装置，应该

 

．
（4）据以上分析，Mg（NO₃）₂分解的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）、根据氧化还原反应化合价升降相等判断；
（2）、①反应前检验装置的气密性；
②甲、乙、丙中都有氧气，避免空气中氧气干扰；根据加热试管的操作要求完成；
（3）、①根据氧气具有氧化性，可以将亚硫酸钠氧化成硫酸钠结合亚硫酸钠成碱性来分析；
②根据D装置与空气相通，空气中的氧气可能将Na₂SO₃氧化来分析；
（4）根据以上分析Mg（NO₃）₂分解生成氧化镁、二氧化氮和氧气．

解答： 解：（1）、由于丙产物中化合价只有降低情况，没有升高，不满足氧化还原反应的特征，
故答案为：丙；不合乎氧化反应规律，N只降价，没有元素升高价；
（2）、①实验前需要检验装置的气密性，关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到D中有气泡连续放出，证明装置气密性良好，
故答案为：关闭k，微热硬质玻璃管（A），观察到D中有气泡连续放出；
②由于甲乙丙猜想中产物都有氧气，没有氮气，用氮气排出装置中空气避免对产物氧气检验的干扰，集中加热前先预热硬质试管，然后固定在管中固体部位下加热，
故答案为：加热前通入N₂以驱尽装置内的空气，其目的是避免对产物O₂的检验产生干扰；移动酒精灯预热硬质玻璃管；
（3）、①氧气通过氢氧化钠不反应，而氧气通入亚硫酸钠时，则亚硫酸钠和氧气的反应，反应方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，碱性溶液变成了中性，所以红色退去；
硝酸镁分解，红棕色气体是二氧化氮，镁元素不会还是硝酸镁形式，所以乙正确；
故答案为：C中的溶液不褪色，且D中的溶液褪色；Na₂SO₃+H₂O NaHSO₃+NaOH、2Na₂SO₃+O₂═2Na₂SO₄；乙；
②D装置与空气相通，空气中的氧气可能将Na₂SO₃氧化，所以不能确认分解产物中有O₂，应在D装置后再加一套除空气中的氧气装置；
故答案为：D装置与空气相通，空气中的氧气可能将Na₂SO₃氧化；在D装置后再加一套除氧装置；
（4）根据以上分析Mg（NO₃）₂分解生成氧化镁、二氧化氮和氧气，则反应方程式为：2Mg（NO₃）₂═2MgO+4 NO₂↑+O₂↑，故答案为：2Mg（NO₃）₂═2MgO+4 NO₂↑+O₂↑．

点评：本题探究硝酸镁分解产物，提出假想，通过实验验证，涉及了化学方程式的书写、加热操作的考查，本题难度中等．