Question

【题目】学习小组拟通过实验，探究Mg（NO3）2受热分解的产物．
小组猜想：ⅰ．固体产物可能有Mg（NO2）2、MgO、Mg3N2中的一种或几种
ⅱ．气体产物可能有NO2、N2、O2中的一种或几种
查得相关资料：a．Mg（NO2）2、Mg（NO3）2易溶于水，MgO难溶于水．
b.2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O
c．Mg3N2+6H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3↑
针对以上猜想，设计了如图所示实验（图中加热、夹持仪器等装置均省略）：

进行实验
Ⅰ．检验上述装置气密性．
Ⅱ．称取3.7gMg（NO3）2固体，置入硬质玻璃管A中，打开K，通入一段时间N2 ， 并进行相关物质质量称量
Ⅲ．关闭K，用酒精灯持续给装置A加热，过程中各装置内溶液均未倒吸入其它装置．
Ⅳ．待Mg（NO3）2完全分解，装置冷却至室温，打开K，再缓慢通入一会N2后并再称量．称得A中剩余固体质量为1.0g，B、C、D、E、F中溶液质量分别增加了2.3g、0.0g、0.1g、0.3g、0.05g．
Ⅴ．取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未出现明显现象．
回答问题
①小组预测一定有O2生成，理由是 ．
②N2的电子式是 ， 步骤Ⅱ中，通入一段时间N2的目的是 ．
③步骤Ⅲ中，装置A内若出现了红棕色气体，其化学式是 ．
④装置C中若红色始终未褪，其设计的目的是 ．
⑤实验中发现Mg（NO3）2分解时有O2生成，其实验现象是 ， 用化学用语解释产生上述现象的原因是 ．
⑥实验中Mg（NO3）2分解没有N2生成的理由是 ．
⑦Mg（NO3）2分解的化学方程式是 ．
⑧装置F中溶液质量增加的原因是 ．

Answer 1

【答案】N元素化合价降低，则一定存在化合价升高的元素，只能为氧元素失去电子生成O2；；避免对分解产物O2的检验产生干扰；NO2；验证NO2是否被吸收干净，防止NO2干扰后续对O2的检验；C中红色溶液中有气泡冒出，D中溶液褪色；Na2SO3+H2O?NaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4；Mg（NO3）2的质量与剩余固体、NO2、O2的质量之和相等，已符合质量守恒定律；2Mg（NO3）2 2MgO+4NO2↑+O2；吸收空气进入的O2所致
【解析】解：①Mg（NO3）2受热分解生成的氮化物中，N元素的化合价降低，则一定有化合价升高的元素，根据硝酸镁的组成可知，只能为﹣2价的氧元素失去电子生成氧气，故答案为：N元素化合价降低，则一定存在化合价升高的元素，只能为氧元素失去电子生成O2；
②氮气分子中含有氮氮三键，氮原子最外层达到8电子稳定结构，其电子式为： ；
步骤Ⅱ中，通入一段时间N2 ， 目的是用氮气排出装置中空气避免对产物氧气检验的干扰，故答案为： ；避免对分解产物O2的检验产生干扰；
③步骤Ⅲ中，装置A内若出现了红棕色气体，则该红棕色气体为NO2 ， 故答案为：NO2；
④装置D用于检验氧气，而二氧化氮能够氧化亚硫酸钠，影响了氧气的测定，所以必须用装置C验证NO2是否被吸收干净，防止NO2干扰后续对O2的检验，故答案为：验证NO2是否被吸收干净，防止NO2干扰后续对O2的检验；
⑤若装置C中红色溶液中有气泡冒出，且试管D中亚硫酸钠的酚酞溶液褪色，则证明反应产物中有氧气，涉及的反应有：亚硫酸钠水解溶液呈碱性，所以滴有酚酞的溶液显示红色：Na2SO3+H2ONaHSO3+NaOH、亚硫酸钠被氧化生成硫酸钠：2Na2SO3+O2=2Na2SO4 ， 导致溶液褪色，故答案为：C中红色溶液中有气泡冒出，D中溶液褪色；Na2SO3+H2ONaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4；
⑥称取3.7gMg（NO3）2固体，反应后剩余1g固体，B中增重2.3g为二氧化氮质量，D、E增重的为氧气，质量为0.4g，总质量恰好为3.7g，说明反应产物中不会有氮气生成，故答案为：Mg（NO3）2的质量与剩余固体、NO2、O2的质量之和相等，已符合质量守恒定律；
⑦取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未出现明显现象，说明反应产物中没有氮化镁和亚硝酸镁，只能为氧化镁，结合其它分析可知，硝酸镁分解生成氧化镁、二氧化氮气体和氧气，反应方程式为：2Mg（NO3）2 2MgO+4NO2↑+O2↑，故答案为：2Mg（NO3）2 2MgO+4NO2↑+O2↑；
⑧装置F的作用是吸收空气中氧气，避免干扰实验测定，由于亚硫酸钠与空气中氧气反应生成硫酸钠，导致试管F中溶液质量增加，故答案为：吸收空气进入的O2所致．
本题主要是探究硝酸镁分解产物的成分，重点是设计实验证明有氧气生成，因NO2也有氧化性对氧气的检验有干扰应选择NaOH溶液吸收除去并通过滴有酚酞的NaOH溶液检验有无完全除尽，利用Na2SO3溶液的碱性及还原性来检验氧气的存在，原理是氧气能氧化亚硫酸钠溶液生成中性的硫酸钠，另外考虑到空气中有氧气，故要排除空气中氧气的干扰，据此分析解答；①根据氧化还原反应中化合价有升高，一定也要降低角度进行判断；②氮气分子中含有氮氮三键，最外层满足8电子稳定结构；各装置中都有氧气，避免空气中氧气干扰实验；③根据二氧化氮为红棕色气体分析；④二氧化氮影响氧气的检验，所以检验氧气前先必须证明二氧化氮已经除尽；⑤若C中红色溶液中有气泡冒出，D中溶液褪色，则证明产物中有氧气；分别写出亚硫酸钠水解、亚硫酸钠被氧气氧化的方程式；⑥根据质量守恒进行判断；⑦根据以上分析可知，硝酸镁分解生成氧化镁、二氧化氮和氧气，据此写出反应的方程式；⑧空气中有氧气，能够将亚硫酸钠氧化成硫酸钠导致溶液质量增加