Question

20．某学习小组以Mg（NO₃）₂为研究对象，拟通过实验初步探究硝酸盐热分解的规律．
【提出猜想】小组提出如下4种猜想：
甲：Mg（NO₃）₂、NO₂、O₂   乙：MgO、NO₂、O₂
丙：Mg₃N₂、O₂           丁：MgO、NO₂、N₂
（1）查阅资料得知，NO₂可被NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．
（2）实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是不符合氧化还原反应原理．
【实验操作】
（3）设计如图装置，用氮气排尽装置中空气，其目的是避免对产物O₂的检验产生干扰（或其它合理答案）；加热Mg（NO₃）₂固体，AB装置实验现象是：固体减少，说明有Mg（NO₃）₂固体分解了产生红棕色气体，溶液中有气泡冒出，有NO₂生成．
（4）有同学提出可用亚硫酸钠溶液检验是否有氧气产生，但通入之前，还需在BD装置间增加滴有酚酞的氢氧化钠溶液，其作用是：确保二氧化氮已被除尽，防止干扰氧气的检验
（5）小组讨论后认为即便通过C后有氧气，仅仅用亚硫酸钠溶液仍然难以检验，因为：亚硫酸钠溶液与氧气反应没有明显现象，难以判断反应是否发生了，改进的措施是可在亚硫酸钠溶液中加入几滴酚酞试剂．
（6）上述系列改进后，如果分解产物中有O₂存在，排除装置与操作的原因，未检测到的原因是4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O．（用化学方程式表示）

Answer 1

分析 （1）NO₂在碱性条件下自身发生氧化还原反应，与氢氧化钠反应生成NaNO₃和NaNO₂；
（2）根据氧化还原反应化合价升降相等判断；
（3）为检验是否生成氧气，应将装置内的氧气排尽；加热Mg（NO₃）₂固体，固体质量减小，如生成红棕色气体，则有NO₂生成；
（4）亚硫酸钠具有还原性，可被氧气氧化，也可被二氧化氮氧化；
（5）亚硫酸钠溶液与氧气反应没有明显现象，结合亚硫酸钠溶液呈碱性，硫酸钠溶液呈中性判断；
（6）如果分解产物中有O₂存在，但没有检测到，可能原因是二氧化氮、氧气与水反应．

解答 解：（1）NO₂在碱性条件下自身发生氧化还原反应，与氢氧化钠反应生成NaNO₃和NaNO₂，反应的方程式为2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，
故答案为：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O；
（2）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：不符合氧化还原反应原理；
（3）为检验是否生成氧气，应将装置内的氧气排尽，避免对产物O₂的检验产生干扰，加热Mg（NO₃）₂固体，固体质量减小，如生成红棕色气体，则有NO₂生成，
故答案为：避免对产物O₂的检验产生干扰（或其它合理答案）；固体减少；产生红棕色气体，溶液中有气泡冒出；
（4）亚硫酸钠具有还原性，可被氧气氧化，也可被二氧化氮氧化，通入之前，还需在BD装置间增加滴有酚酞的氢氧化钠溶液，可确保二氧化氮已被除尽，防止干扰氧气的检验，
故答案为：确保二氧化氮已被除尽，防止干扰氧气的检验；
（5）亚硫酸钠溶液与氧气反应没有明显现象，结合亚硫酸钠溶液呈碱性，硫酸钠溶液呈中性判断，可滴加几滴酚酞试剂，如溶液由红色变为无色，说明有氧气生成，
故答案为：亚硫酸钠溶液与氧气反应没有明显现象，难以判断反应是否发生了；几滴酚酞试剂；
（6）如果分解产物中有O₂存在，但没有检测到，可能原因是二氧化氮、氧气与水反应，发生方程式为4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O，
故答案为：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O．

点评 本题为实验探究题目，侧重于学生的分析、实验能力的考查，为高考常见题型，答题时主要在把握物质的性质基础上把握实验的原理、目的以及相关实验的基本操作，题目难度不大，但需夯实基础．