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某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究.
步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置.另准备一只胶塞,其中有一根铜丝穿过,铜丝末端固定一根镁条备用.
步骤2:引燃燃烧匙中的试剂,塞好瓶塞.燃烧结束后,调节广口瓶内外液面相平.
步骤3:点燃镁条,更换胶塞,镁条继续燃烧,反应结束后,广口瓶内水面上升.
步骤4:取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解.向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体.
(1)为除去广口瓶中的氧气,燃烧匙中最好应装入下列试剂中的(填序号)______.A.炭粉    B.铁粉    C.红磷
(2)“步骤2”中调节内外液面相平的方法:______
(3)写出Mg3N2溶于足量盐酸生成两种氯化物的化学方程式:______.
(4)某同学直接将镁条在空气中点燃,并将所得白色固体进行“步骤4”的实验,结果无气体生成,其原因是______.
(5)兴趣小组同学为比较镁和铝的金属性强弱,设计了下表中的实验方案一,请你再设计一种不同的实验方案.实验试剂和用品:镁条、铝条、0.1mol?L-1MgCl2溶液、0.1mol?L-1AlCl3溶液、0.1mol?L-1HCl溶液、0.1mol?L-1NaOH 溶液、pH 试纸(其他实验仪器可任选)
实验操作实验现象
方案一取已除去表面氧化膜的镁条和铝条,
分别和0.1mol?L-1HCl溶液反应
均有气泡产生,镁条反应
比铝条反应更剧烈
方案二


【答案】分析:(1)题意要求氧气消耗掉,同时广口瓶中压强减小液面上升,分析炭粉、铁粉、红磷与氧气的反应产物及反应条件,即可确定正确选项;
(2)通过审题、分析装置图,即可确定广口瓶内水面高于广口瓶外水面,从而采取正确方法使内外液面相平;
(3)由题意知,反应物已知,要写化学方程式关键在于确定出生成物,生成物的确定可把Mg3N2看成先与水反应,然后产物再与盐酸反应;
(4)掌握空气中的成分与镁反应的方程式,结合步骤4中要得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,即可确定蒸发皿中的固体应为Mg3N2,再进一步分析氧气和氮气与镁反应的活泼性;
(5)金属性强弱依据有:①看该金属与水反应的难易,与水反应越容易,金属性越强,②看该金属与酸反应的难易,与酸反应越容易,金属性越强,③看该金属最高价氧化物对应水化物的碱性强弱,碱性越强,该金属金属性越强.根据③设计不同的实验方案.
解答:解:(1)A.发生反应为:C+O2CO2,由方程式可知,一方面消耗O2的体积等于生成CO2的体积,广口瓶内液面不会上升,步骤2中就无需调节广口瓶内外液面相平.另一方面生成的CO2可以与Mg反应,致使蒸发皿中得到的固体含有MgO.故A错误;
B.废广口瓶中的气体为空气,而铁在纯氧中可以燃烧,在空气中无法引燃.故B错误;
C.红磷在空气中燃烧,生成固体五氧化二磷,4P+5O22P2O5,除去广口瓶中的氧气,导致广口瓶内压强减小,液面上升,故C正确;
故答案为:C;
(2)由图知,无底的废广口瓶的底部与水槽底部相接,除去广口瓶内空气中的氧气后,导致广口瓶内水面上升,广口瓶外水面就下降,要调节广口瓶内外液面相平,最直接就是向水槽中加水,故答案为:向水槽中加水;
(3)Mg3N2由阳离子Mg2+和阴离子N3-组成,溶于足量盐酸时,可看成先和水反应,生成的产物再和盐酸反应,
第一步反应Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑(H2O电离出H+和OH-,Mg2+和OH-结合成Mg(OH)2,N3-和H+结合成NH3),
第二步Mg(OH)2和NH3再与盐酸反应,生成MgCl2和NH4Cl,最后合并得总反应为Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl.
故答案为:Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl;
(4)步骤4中取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解.向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体.该气体为碱性气体NH3,说明蒸发皿中得到的固体为Mg3N2.如果直接将镁条在空气中点燃,空气中存在N2、O2、CO2,三者都能与镁反应(N2+3MgMg3N2、O2+2Mg2MgO、CO2+2Mg2MgO+C),但氧气比氮气活泼,氧气首先与镁反应生成MgO(与CO2反应也是生成MgO),进行步骤4中实验时,无NH3生成,不能使湿润红色石蕊试纸变蓝.
故答案为:氧气比氮气活泼,与镁反应生成MgO;
(5)金属性强弱依据有:①看该金属与水反应的难易,与水反应越容易,金属性越强,②看该金属与酸反应的难易,与酸反应越容易,金属性越强,③看该金属最高价氧化物对应水化物的碱性强弱,碱性越强,该金属金属性越强,
在MgCl2溶液和AlCl3溶液中分别加NaOH 溶液至过量,发生反应MgCl2+2NaOH═2NaCl+Mg(OH)2↓、AlCl3+3NaOH═3NaCl+Al(OH)3↓、Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O,可见MgCl2溶液中产生沉淀且不消失,
AlCl3溶液中产生沉淀后完全溶解.说明Al(OH)3为两性氢氧化物,得Mg(OH)2的碱性强于Al(OH)3的碱性,故Mg的金属性强于Al的金属性,
故答案为:在MgCl2 溶液和AlCl3 溶液中分别加NaOH 溶液至过量;MgCl2溶液中产生沉淀且不消失,AlCl3溶液中产生沉淀后完全溶解.
点评:本题考查元素及其化合物,首先要熟悉物质的化学性质及化学用语,其次要认真审题,结合题目的已知条件进行分析,得出结论.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究.
步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置.另准备一只胶塞,其中有一根铜丝穿过,铜丝末端固定一根镁条备用.
步骤2:引燃燃烧匙中的试剂,塞好瓶塞.燃烧结束后,调节广口瓶内外液面相平.
步骤3:点燃镁条,更换胶塞,镁条继续燃烧,反应结束后,广口瓶内水面上升.
步骤4:取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解.向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体.
(1)为除去广口瓶中的氧气,燃烧匙中最好应装入下列试剂中的(填序号)
C
C
.A.炭粉    B.铁粉    C.红磷
(2)“步骤2”中调节内外液面相平的方法:
向水槽中加水
向水槽中加水

(3)写出Mg3N2溶于足量盐酸生成两种氯化物的化学方程式:
Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl
Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl

(4)某同学直接将镁条在空气中点燃,并将所得白色固体进行“步骤4”的实验,结果无气体生成,其原因是
氧气比氮气活泼,与镁反应生成MgO
氧气比氮气活泼,与镁反应生成MgO

(5)兴趣小组同学为比较镁和铝的金属性强弱,设计了下表中的实验方案一,请你再设计一种不同的实验方案.实验试剂和用品:镁条、铝条、0.1mol?L-1MgCl2溶液、0.1mol?L-1AlCl3溶液、0.1mol?L-1HCl溶液、0.1mol?L-1NaOH 溶液、pH 试纸(其他实验仪器可任选)
实验操作 实验现象
方案一 取已除去表面氧化膜的镁条和铝条,
分别和0.1mol?L-1HCl溶液反应
均有气泡产生,镁条反应
比铝条反应更剧烈
方案二

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究.
步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置.另准备一只胶塞,其中有一根铜丝穿过,铜丝末端固定一根镁条备用.
步骤2:引燃燃烧匙中的试剂,塞好瓶塞.燃烧结束后,调节广口瓶内外液面相平.
步骤3:点燃镁条,更换胶塞,镁条继续燃烧,反应结束后,广口瓶内水面上升.
步骤4:取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解.向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体.
(1)为除去广口瓶中的氧气,燃烧匙中最好应装入下列试剂中的(填序号)______.A.炭粉  B.铁粉  C.红磷
(2)“步骤2”中调节内外液面相平的方法:______
(3)写出Mg3N2溶于足量盐酸生成两种氯化物的化学方程式:______.
(4)某同学直接将镁条在空气中点燃,并将所得白色固体进行“步骤4”的实验,结果无气体生成,其原因是______.
(5)兴趣小组同学为比较镁和铝的金属性强弱,设计了下表中的实验方案一,请你再设计一种不同的实验方案.实验试剂和用品:镁条、铝条、0.1mol?L-1MgCl2溶液、0.1mol?L-1AlCl3溶液、0.1mol?L-1HCl溶液、0.1mol?L-1NaOH 溶液、pH 试纸(其他实验仪器可任选)
实验操作实验现象
方案一取已除去表面氧化膜的镁条和铝条,
分别和0.1mol?L-1HCl溶液反应
均有气泡产生,镁条反应
比铝条反应更剧烈
方案二

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科目:高中化学 来源:0114 月考题 题型:实验题

某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究。 
步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置。另准备一只胶塞,其中有一根铜丝穿过,铜丝末端固定一根镁条备用。
步骤2:引燃燃烧匙中的试剂,塞好瓶塞。燃烧结束后,调节广口瓶内外液面相平。
步骤3:点燃镁条,更换胶塞,镁条继续燃烧,反应结束后,广口瓶内水面上升。
步骤4:取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解。向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。
(1)为除去广口瓶中的氧气,燃烧匙中最好应装入下列试剂中的______________(填序号) 。
A.炭粉 B.铁粉 C.红磷
(2)步骤2中调节内外液面相平的方法:_________________________
(3)写出Mg3N2溶于足量盐酸生成两种氯化物的化学方程式:_________________________。
(4)某同学直接将镁条在空气中点燃,并将所得白色固体进行步骤4的实验,结果无气体生成,其原因是_________________________。
(5)兴趣小组同学为比较镁和铝的金属性强弱,设计了下表中的实验方案一,请你再设计一种不同的实验方案。实验试剂和用品:镁条、铝条、0.1mol·L-1MgCl2溶液、0.1 mol·L-1AlCl3溶液、0.1mol·L-1
HCl溶液、0.1mol·L-1 NaOH 溶液、pH 试纸(其他实验仪器可任选)

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究。

步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置。另准备一只胶塞,其中有一根铜丝穿过,铜丝末端固定一根镁条备用。

步骤2:引燃燃烧匙中的试剂,塞好瓶塞。燃烧结束后,调节广口瓶内外液面相平。

步骤3:点燃镁条,更换胶塞,镁条继续燃烧,反应结束后,广口瓶内水面上升。

步骤4:取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解。向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。

⑴为除去广口瓶中的氧气,燃烧匙中应装入下列试剂中的  ▲  (填序号)。

A.炭粉           B.硫粉            C.红磷 

⑵“步骤2”中调节内外液面相平的方法:  ▲  。

⑶写出Mg3N2溶于足量盐酸生成两种氯化物的化学方程式:  ▲  。

⑷某同学直接将镁条在空气中点燃,并将所得白色固体进行“步骤4”的实验,结果无气体生成,其原因是  ▲  。

⑸兴趣小组同学为比较镁和铝的金属性强弱,设计了下表中的实验方案一,请你再设计一种不同的实验方案。

实验试剂和用品:镁条、铝条、0.1mol/L MgCl2溶液、0.1mol/L AlCl3溶液、0.1mol/L HCl溶液、 0.1mol/L NaOH溶液、pH试纸(其他实验仪器可任选)


实验操作

实验现象

方案一

取已除去表面氧化膜的镁条和铝条,分别和0.1mol/L HCl溶液反应

均有气泡产生,镁条反应比铝条反应更剧烈

方案二

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