Question

13．实验室探究金属Mg在NO_x中的燃烧产物．回答下列问题：
（1）推测金属Mg在NO_x中的燃烧产物为MgO、N₂和Mg₃N₂，则反应的化学方程式为2xMg+2NO_x$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2xMgO+N₂、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂．
（2）设计下列装置完成反应且验证产物中有N₂（夹持装置已略去，部分装置可重复使用）．

①选择图中的装置，按气流方向将其连接，用接口字母表示的顺序为abcdebcghf．安装仪器后，首先检查装置的气密性，然后进行的操作是打开分液漏斗，待红棕色气体充满整个装置后 ．
②装置A中仪器名称为分液漏斗、平底烧瓶，反应的化学方程式为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
③验证产物中有N₂生成的现象为装置D中气体体积增大，水从广口瓶流入烧杯中．
（3）检验Mg与NO_x反应产物中是否存在Mg₃N₂的操作、现象和结论为取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有刺激性气体（或能使湿润分红色石蕊试纸变蓝）的气体，则证明产物中存在Mg₃N₂，否则不存在
 （4）Mg与NO_x反应的产物MgO能溶于NH₄Cl溶液且放出NH₃，推测其可能的原因．
甲同学认为NH₄Cl溶液存在水解平衡NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，因MgO+2H⁺═Mg²⁺+H₂O导致c（H⁺）减小，水解平衡右移导致NH₃•H₂O浓度增大，分解生成NH₃．
乙同学认为发生MgO+2NH₄⁺═Mg²⁺+H₂O+2NH₃↑而溶解．
请设计实验探究乙同学的推测是否合理向MgO固体中加入过量的CH₃COONH₄溶液，若固体溶解且放出NH₃，则证明乙同学推测合理，否则乙通常推测不合理．

Answer 1

分析 （1）Mg在NO_x中的燃烧生成MgO、N₂，Mg与氮气燃烧生成Mg₃N₂；
（2）验证产物中有N₂：A装置由铜粉和浓硝酸反应制备氮氧化物（Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+H₂O），经过氯化钙干燥后的氮氧化物与Mg份充分反应，干燥生成的气体，由氢氧化钠溶液吸收未反应完的氮氧化物后，将气体通入水中，氮气不溶于水，将D装置中的水压入烧杯中，为防止空气中氮气的干扰，故应先用A装置生成的氮氧化物将装置内的空气排尽，再与Mg发生反应；
（3）Mg₃N₂与水反应生成氨气，检验是否生成氨气即可检验Mg与NO_x反应产物中是否存在Mg₃N₂；
（4）甲同学的推测为铵根离子水解使溶液显酸性，氧化镁与酸性溶液反应，促进铵根离子水解生成氨气，乙同学的推测为铵根离子与氧化镁反应，取含有铵根离子的中性溶液即可检验甲乙同学推测的合理性．

解答 解：（1）Mg在NO_x中的燃烧生成MgO、N₂，反应为：2xMg+2NO_x$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2xMgO+N₂，Mg与氮气燃烧生成Mg₃N₂，反应为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
故答案为：2xMg+2NO_x$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2xMgO+N₂、3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（2）①A装置由铜粉和浓硝酸反应制备氮氧化物，经过氯化钙干燥后的氮氧化物与Mg粉充分反应，干燥生成的气体，由氢氧化钠溶液吸收未反应完的氮氧化物后，将气体通入水中，氮气不溶于水，将D装置中的水压入烧杯中，故连接顺序为abcdebdghf；为防止空气中氮气的干扰，安装仪器后，首先检查装置的气密性，先用A装置生成的氮氧化物将装置内的空气排尽，即：打开分液漏斗，待红棕色气体充满整个装置后，再与Mg发生反应；
故答案为：abcdebdghf；打开分液漏斗，待红棕色气体充满整个装置后；
②A中的仪器为分液漏斗、平底烧瓶；A中的反应为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
故答案为：分液漏斗、平底烧瓶；Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
③氮气不溶于水，D中气体体积增大，可将D装置中的水压入烧杯中；
故答案为：装置D中气体体积增大，水从广口瓶流入烧杯中；
（3）Mg₃N₂与水反应生成氨气，检验是否生成氨气即可，方法为：取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有刺激性气体（或能使湿润分红色石蕊试纸变蓝）的气体，则证明产物中存在Mg₃N₂，否则不存在；
故答案为：取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有刺激性气体（或能使湿润分红色石蕊试纸变蓝）的气体，则证明产物中存在Mg₃N₂，否则不存在；
（4）甲同学的推测为铵根离子水解使溶液显酸性，氧化镁与酸性溶液反应，促进铵根离子水解生成氨气，乙同学的推测为铵根离子与氧化镁反应，取含有铵根离子的中性溶液如醋酸铵可检验，方法为：向MgO固体中加入过量的CH₃COONH₄溶液，若固体溶解且放出NH₃，则证明乙同学推测合理，否则乙通常推测不合理；
故答案为：向MgO固体中加入过量的CH₃COONH₄溶液，若固体溶解且放出NH₃，则证明乙同学推测合理，否则乙通常推测不合理．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生知识综合应用、根据实验目的及物质的性质进行排列顺、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，注意把握物质性质以及对题目信息的获取于使用，难度中等．