Question

鎂是一種很活潑的金屬，常用作脫硫劑、脫氧劑．現(xiàn)在，某化學(xué)興趣小組對(duì)金屬鎂的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．他們首先在網(wǎng)絡(luò)上查找到了一些關(guān)于金屬鎂的性質(zhì)的方程式如下：
①2Mg+O₂

點(diǎn)燃

2MgO；②3Mg+N₂

點(diǎn)燃

Mg₃N₂；③2Mg+CO₂

點(diǎn)燃

2MgO+C
④Mg+H₂O

點(diǎn)燃

MgO+H₂↑；⑤Mg₃N₂+6H₂O

點(diǎn)燃

3Mg（OH）₂+2NH₃↑
完成下列填空：
現(xiàn)擬在實(shí)驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂（Mg₃N₂）．實(shí)驗(yàn)裝置如下（部分夾持儀器省略）．

（1）裝置F的作用是

 

．通氣后，如果同時(shí)點(diǎn)燃A、F裝置的酒精燈，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是

 

，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是

 

．
（2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)物是氮化鎂：

 

．
鎂在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應(yīng)為：2Mg+SiO₂

△

2MgO+Si?同時(shí)有副反應(yīng)發(fā)生：2Mg+Si

△

Mg₂Si?
Mg₂Si遇鹽酸迅速反應(yīng)生成SiH₄（硅烷）．SiH₄在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體．
（3）圖（甲）是進(jìn)行Mg與SiO₂反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置．由于O₂的存在對(duì)該實(shí)驗(yàn)有較大影響，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通入X氣體作為保護(hù)氣．X氣體應(yīng)選用①CO₂、②N₂、③H₂中的

 

（選填編號(hào)）．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須先通入X的氣體，再接通電源加熱反應(yīng)物，其理由是

 

；當(dāng)反應(yīng)引發(fā)后，切斷電源，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是

 

．
（4）圖（乙）所示裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)如下：先關(guān)閉K，使A中反應(yīng)進(jìn)行；加熱玻璃管C，可觀察到C管中發(fā)出耀眼白光，產(chǎn)生白煙，管壁上附著有淡黃色物質(zhì)．實(shí)驗(yàn)完成后，將C管中固體全部加入鹽酸中，有臭雞蛋氣味的氣體生成．C中的Mg應(yīng)放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁，這是因?yàn)?!--BA-->

 

．停止實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開K，再停止滴加濃硫酸并熄滅酒精燈．橡膠氣膽B(tài)在實(shí)驗(yàn)中的作用是

 

．C中全部反應(yīng)產(chǎn)物有

 

（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，所以鎂和氮?dú)夥磻?yīng)必須將空氣中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥純凈的N₂，濃硫酸作用是除去水蒸氣，飽和氫氧化鈉是除去空氣中二氧化碳，灼熱的銅粉為了除去空氣中氧氣；因?yàn)锳裝置沒有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧同鎂反應(yīng)，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
（2）取適量產(chǎn)物放入試管中，滴加蒸餾水，將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍(lán)，則可以證明有氮化鎂生成；
（3）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)；不純的氫氣燃燒會(huì)發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，切斷電源后，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持；
（4）Mg與SiO₂在加熱的條件下能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；打開K，將空氣充入反應(yīng)反應(yīng)體系，可平衡容器內(nèi)外壓強(qiáng)，防止倒吸；濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應(yīng)，生成淡黃色固體S，臭雞蛋氣味的氣體為硫化氫，因此二氧化硫與Mg反應(yīng)產(chǎn)物為MgS．根據(jù)元素守恒可知，另外一種產(chǎn)物為氧化鎂．

解答：解：（1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，所以鎂和氮?dú)夥磻?yīng)必須將空氣中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥純凈的N₂，濃硫酸作用是除去水蒸氣，飽和氫氧化鈉是除去空氣中二氧化碳，灼熱的銅粉為了除去空氣中氧氣；因?yàn)锳裝置沒有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧同鎂反應(yīng)，而使氮化鎂中混入氧化鎂，
故答案為：除去空氣中的O₂；制得的氮化鎂將不純；因?yàn)锳裝置沒有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)；
（2）依據(jù)氮化鎂和水反應(yīng)生成氨氣，方程式為Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水，將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，
故答案為：將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水，將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說明產(chǎn)物是氮化鎂；
（3）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，3Mg+N₂

點(diǎn)燃

Mg₃N₂、2Mg+CO₂

點(diǎn)燃

2MgO+C，Mg與氫氣不能發(fā)生反應(yīng)，因此可用氫氣作為保護(hù)氣；裝置中有空氣，若不用氫氣排空裝置中的空氣，氫氣和空氣的混合氣體燃燒會(huì)發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應(yīng)的條件是加熱，切斷電源后，反應(yīng)的條件由反應(yīng)放熱維持，
故答案為：③； 防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸；Mg與SiO₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（4）Mg與SiO₂在加熱的條件下能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，2Mg+SiO₂

△

2MgO+Si，因此C中的Mg應(yīng)放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁；停止實(shí)驗(yàn)后，溫度降低導(dǎo)致體系內(nèi)部壓強(qiáng)減小，容易發(fā)生倒吸，打開K，將空氣充入反應(yīng)反應(yīng)體系，可平衡容器內(nèi)外壓強(qiáng)，防止倒吸；濃硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應(yīng)，生成淡黃色固體S，臭雞蛋氣味的氣體為硫化氫，因此二氧化硫與Mg反應(yīng)產(chǎn)物為MgS．根據(jù)元素守恒可知，另外一種產(chǎn)物為氧化鎂，
故答案為：同在加熱條件下，Mg能與玻璃中的SiO₂反應(yīng)；防止C管降溫時(shí)因氣體壓強(qiáng)減小，而引起D中溶液倒流；MgO、S、MgS．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制備原理和裝置選擇，實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．