Question

5．某课外活动小组探究镁与CO₂、NO₂的反应．
Ⅰ、实验发现点燃的镁条能在CO₂气体中继续燃烧，产生黑、白两种固体分别是C和MgO；该小组采用类比Mg与CO₂反应的思路对Mg与NO₂的反应进行预测：
写出Mg在NO₂中燃烧的化学方程式：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4MgO+N₂．
反应产生的固体中可能存在Mg₃N₂物质（填化学式）．
Ⅱ、设计实验验证以上猜测（用于连接玻璃管的乳胶管均内衬锡纸）

资料信息：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（1）写出A中发生反应的化学方程式：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（2）装置B中盛装的干燥剂是（填序号）②；
①浓硫酸          ②无水CaCl₂ ③碱石灰
（3）实验开始时正确的操作步骤是badc；
a．打开A装置中分液漏斗的旋塞滴入浓硝酸制取NO₂
b．打开活塞K
c．点燃C处酒精灯
d．当C处硬质玻璃管内充满红综色气体后，关闭活塞K
（4）D中NaOH溶液盛的很满，这样做的目的是使剩余NO₂气体被NaOH溶液完全吸收；
（5）本实验中存在明显缺陷，改进措施是在活塞K处接一吸收NO₂的尾气处理装置．

Answer 1

分析 I、（1）镁在二氧化碳气体中燃烧生成碳和氧化镁，Mg与NO₂的反应类比Mg与CO₂反应的思路写出；镁可和空气中的氮气反应生成氮化镁；
Ⅱ、A装置：铜和浓硝酸反应制取二氧化氮，B装置：干燥二氧化氮，C装置：镁和二氧化氮反应，D装置：吸收过量二氧化氮，E装置：排水法收集氮气，F装置：收集水．
（1）浓硝酸具有强氧化性，铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；
（2）装置B为U型干燥管，需盛放固体干燥剂，二氧化氮为酸性气体，需用酸性或中性干燥剂；
（3）应先在装置中充满二氧化氮气体再进行加热，按照此操作顺序进行连接；
（4）D装置：吸收过量二氧化氮，盛的很满，使剩余NO₂气体被NaOH溶液完全吸收；
（5）二氧化氮为有毒气体，需进行尾气处理．

解答 解：I、（1）点燃的镁条能在CO₂气体中继续燃烧，产生黑、白两种固体为氧化镁和碳，反应的化学方程式为：2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C，类比Mg与CO₂反应的思路，镁在二氧化氮气体中反应生成氧化镁和氮气，反应的化学方程式为：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4MgO+N₂，镁可和空气中的氮气反应：3Mg+N₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，反应产生的固体中可能存在Mg₃N₂，
故答案为：4Mg+2NO₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4MgO+N₂；Mg₃N₂；
II、（1）浓硝酸具有强氧化性，能和较不活泼金属铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应方程式为：Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（2）装置B为U型干燥管，需盛放固体干燥剂，①浓硫酸为液体干燥剂，不符合，②无水CaCl₂ 为中性干燥剂，所以能干燥二氧化氮，③碱石灰为碱性干燥剂，不能干燥二氧化氮，
故答案为：②； 
（3）应先在装置中充满二氧化氮气体再进行加热，防止空气的影响，所以实验顺序为badc，
故答案为：badc；
（4）依据反应2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O分析，D中NaOH溶液主要吸收多余的二氧化氮气体，盛的很满，使剩余NO₂气体被NaOH溶液完全吸收，
故答案为：使剩余NO₂气体被NaOH溶液完全吸收；
（5）当C处硬质玻璃管内充满红综色气体后，关闭活塞K，部分二氧化氮会从K处逸出，二氧化氮为有毒气体，需进行尾气处理，存在明显缺陷，改进措施是在活塞K处接一吸收NO₂的尾气处理装置，
故答案为：在活塞K处接一吸收NO₂的尾气处理装置．

点评 本题考查物质性质实验的设计和实验验证方法和反应现象的分析判断，依据现象判断产物是解题关键，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力，注意镁、氮及其化合物的性质，题目难度中等．