Question

7．固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂．某学习小组以Mg（NO3）2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：
甲：Mg（NO₂）₂、NO₂、O₂    乙：Mg0、N0₂、0₂    丙：Mg₃N₂、O₂    丁：MgO、NO₂、N₂
（1）实验前讨论时，甲直接认定丁猜想不成立，理由是不符合氧化还原反应原理．
查阅资料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O针对甲、乙、丙猜想，设计如图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

（2）实验过程：
①如何检查装置的气密性连接仪器后，关闭k，微热硬质玻璃管A，观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好．
②称取Mg（NO₃）₂固体3.7g置于A中，加热前通入N₂一段时间后关闭K，用酒精灯加热．
③观察到A中有红棕色气体出现，C、D中未见明显变化，于是大家排除猜想丙；同学戊提出丙
中有物质溶于水能与水发生复分解反应，根据此现象也排除丙，请帮戊写出支持其观点的化学方程式Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑．
④待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为l.0g
（3）实验结果分析讨论：
①根据实验和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想乙是正确的．
②根据D中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O₂，因为若有O₂，D中将发生氧化还原反应生成Na₂SO₄（填写化学式），溶液颜色会褪去；小组讨论认定分解产物中有O₂存在，未检测到的原因是4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃（用化学方程式表示），B、C装置中均盛放NaOH但作用不一样．C中滴有酚酞NaOH的作用是检验二氧化氮是否除尽，便于D中检验产物氧气
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装置进一步研究．

Answer 1

分析 实验探究Mg（NO₂）₂热分解的产物：实验前需要检验装置的气密性，连接仪器后，关闭k，微热硬质玻璃管A，观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好，加热前通入N₂，利用氮气提供惰性环境，避免空气成分干扰，装置A：Mg（NO₂）₂热分解，装置B：A中出现的红棕色气体和浓氢氧化钠反应，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，吸收二氧化氮，装置C：检验二氧化氮是否除尽，检验氨气存在，装置D：检验氧气存在，装置E：尾气吸收，防止空气中进入装置．
（1）选项中都涉及N元素的化合价的变化，为氧化还原反应，应满足氧化剂和还原剂得失电子数目相等，以此解答；
（2）①设法使装置内外形成气压差是气密性检查的常用手段，该题可利用封闭气体的热胀冷缩进行气密性检验；③丙：Mg₃N₂、O₂，氮化镁和水反应生成氢氧化镁和氨气；
（3）①根据硝酸镁的反应现象结合固体质量差量法进行计算，确定固体的分解方式；
②D中亚硫酸钠具有还原性，能够和氧气反应生成硫酸钠，溶液褪色；二氧化氮和水和氧气生成硝酸，C中滴有酚酞NaOH，能检验二氧化氮是否除尽，便于D中检验产物氧气．

解答 解：（1）Mg（NO₂）₂中氮元素化合价为+5价，而丁：MgO、NO₂、N₂，由于产物中氮元素NO₂（+4价）、N₂（0价），无其它化合价变化，为化合价只有降低情况，没有升高，不满足氧化还原反应的特征，
故答案为：不符合氧化还原反应原理；
（2）①该实验连接仪器后，利用封闭气体受热体积膨胀进行检验装置的气密性，方法为：关闭k，微热硬质玻璃管A，观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好，
故答案为：连接仪器后，关闭k，微热硬质玻璃管A，观察到E中有气泡连续放出，证明装置气密性良好；
③氮化镁和水反应生成氨气、氢氧化镁，反应的化学方程式为：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑，
故答案为：Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑；
（3）①硝酸镁分解，红棕色气体是二氧化氮，镁元素不会还是硝酸镁形式，所以甲错误，称取Mg（NO₃）₂固体3.7g即0.025mol置于A中，测得剩余固体的质量为1.0g，则固体减少的质量是2.7g，硝酸镁的分解反应为：2Mg（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2 MgO+4NO₂↑+O₂↑，乙正确，
故答案为：乙；
②亚硫酸钠和氧气的反应，反应方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，小组讨论认定分解产物中有O₂存在，未检测到的原因是，二氧化氮和水和氧气生成硝酸：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，C中滴有酚酞NaOH的作用是：检验二氧化氮是否除尽，便于D中检验产物氧气，
故答案为：Na₂SO₄；4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；检验二氧化氮是否除尽，便于D中检验产物氧气．

点评 本题探究硝酸镁分解产物，提出假想，通过实验验证，涉及了化学方程式的书写、基本实验操作的考查等，本题难度中等，有利于提高学生运用所学知识的能力及化学实验能力．