Question

【题目】钾、钙、钠、铁等活泼金属可以与水等反应，对其中可能的反应进行探究。为实现金属钠在隔绝空气条件下与水反应并收集生成的气体，某研究性学习小组设计了如图发生装置。

(1) Y液体可以选用__________ (填序号)。

A.苯 B.饱和的食盐水 C.四氯化碳

(2)实验前检验该装置气密性的方法是_______________。

(3)钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:

[实验] 将燃烧的钠迅速伸人盛满CO2的集气瓶中，钠在其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附者黑色颗粒，瓶壁上粘附着白色物质。

[提出假设]

假设1：白色物质是Na2O

假设2：白色物质是Na2CO3

假设3：白色物质是__________

[设计实验方案·验证假设] 该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究:

	实验操作	实验现象	结论
方案1	取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部溶于水，向其中加人无色酚酞试液	溶液变成红色	白色物质为Na2O
方案2	①取少量白色物质于试管中，加入适量水，振荡，样品全部游于水，向其中加入过量的CaCl2溶液	出现白色沉淀
	②静置片刻，取上层清液于试管中，滴加无色酚酞试液	无明显现象

[思考与交流]

①钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为__________________。甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是____________。

②丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠，你是否同意丙同学的观点，简述理由:__________

(4) 镁任空气中可以与CO2、O2、N2反应。也可以与NOx发生类似反应，氮化镁(Mg3N2) 是一种新型无机材料，纯净的氮化镁是淡黄色固体，热稳定性较好。氮化镁极易与水反应，该反应属于非氧化还原反应，产物是一种碱和一种气体。实验室探究金属Mg在NOx中的燃烧产物。同答下列问题:

①推测金属Mg在NOx中的燃烧产物为MgO、N2和Mg3N2,则反应的化学方程式为________。

②设计如图所示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)。

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________。装置A中仪器名称为________，反应的化学方程式为__________。验证产物中有N2生成的现象为____________。

③检验Mg与NOx反应产物中是否存在Mg3N2的操作、现象和结论为__________。

Answer 1

【答案】 A 关闭止水夹，往长颈漏斗里加水，若长颈漏斗的液面高于试管中的液面，并长时间保持该高度差不变，表明装置不漏气 Na2O和Na2CO3 4Na+3CO22Na2CO3+C Na2CO3溶液显碱性，也会使酚酞变红 不同意，丙同学的推断白色物质若是氢氧化钠，需要反应物含有氢元素，实验是钠在二氧化碳中的反应产物，反应体系中无氢元素存在 2xMg+2NO x 2xMgO+N2，3Mg+N2Mg3N2 abcdebcghf 分液漏斗、平底烧瓶 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 装置D中气体体积增大，水从广口瓶流入烧杯中 取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有无色刺激性气味(或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)的气体，则证明产物存在Mg3N2，否则不存在

【解析】（1）所加试剂密度比水要小，且与水互不相溶，四氯化碳密度大于水，饱和的食盐水为无机物的水溶液，只有苯符合题意，正确选项A。

(2)装置形成密闭体系，通过压强差进行检验，正确答案：关闭止水夹，往长颈漏斗里加水，若长颈漏斗的液面高于试管中的液面，并长时间保持该高度差不变，表明装置不漏气

(3) 白色物质只能是Na2O，白色物质只能是Na2CO3，白色物质可能是Na2O和Na2CO3的混合物；正确答案：Na2O和Na2CO3。

①钠在二氧化碳中燃烧生成碳酸钠和碳，化学方程式为4Na+3CO22Na2CO3+C ；正确选项 4Na+3CO22Na2CO3+C。反应生成的Na2CO3溶液水解显碱性，也会使酚酞变红，原白色固体不一定为氧化钠， 正确答案：Na2CO3溶液显碱性，也会使酚酞变红。

②该反应是在二氧化碳的环境中进行的，没有出现含有氢元素的物质，不同意丙同学的观点，正确答案：不同意，丙同学的推断白色物质若是氢氧化钠，需要反应物含有氢元素，实验是钠在二氧化碳中的反应产物，反应体系中无氢元素存在。

(4) ①推测金属Mg在NOx中的燃烧产物为MgO、N2和Mg3N2,根据氧化还原反应规律，反应的化学方程式为2xMg+2NO x 2xMgO+N2，3Mg+N2Mg3N2 ；正确答案：2xMg+2NO x 2xMgO+N2，3Mg+N2Mg3N2。

②浓硝酸与铜反应产生二氧化氮气体，通过氯化钙进行气体干燥，然后纯净的二氧化氮气体与镁加热反应，由于反应生成的氮化镁易与水反应，还需要连接B装置进行防水处理，最后多余的二氧化氮气体进入E装置内被碱液吸收，剩余的氮气利用排水法进行收集，所以各装置的连接顺序为abcdebcghf；装置A中仪器名称为分液漏斗、平底烧瓶；该装置内铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；镁与二氧化氮气体加热反应，生成氮化镁和氮气，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；正确答案：abcdebcghf；分液漏斗、平底烧瓶；Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；装置D中气体体积增大，水从广口瓶流入烧杯中。

③根据题给信息可知纯净的氮化镁是淡黄色固体，热稳定性较好。氮化镁极易与水反应，该反应属于非氧化还原反应，产物是一种碱和一种气体；所以只要证明出反应产生的气体中含有氨气即可，正确答案：取装置C中少量固体产物加入水中，若产生具有无色刺激性气味(或能使湿润的红色石蕊试纸变蓝)的气体，则证明产物存在Mg3N2，否则不存在。