Question

鎂是一種很活潑的金屬，常用作脫硫劑、脫氧劑．現在，某化學興趣小組對金屬鎂的性質進行實驗探究．他們首先在網絡上查找到了一些關于金屬鎂的性質的方程式如下：
①2Mg+O₂

點燃

2MgO；②3Mg+N₂

點燃

Mg₃N₂；③2Mg+CO₂

點燃

2MgO+C
④Mg+H₂O

點燃

MgO+H₂↑；⑤Mg₃N₂+6H₂O

點燃

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

（1）裝置F的作用是

 

．通氣后，如果同時點燃A、F裝置的酒精燈，對實驗結果的影響是

 

，產生這一現象的原因是

 

．
（2）請設計一個實驗，驗證產物是氮化鎂：

 

．
鎂在電子工業(yè)中利用鎂制取硅的反應為：2Mg+SiO₂

△

2MgO+Si?同時有副反應發(fā)生：2Mg+Si

△

Mg₂Si?
Mg₂Si遇鹽酸迅速反應生成SiH₄（硅烷）．SiH₄在常溫下是一種不穩(wěn)定、易分解的氣體．
（3）圖（甲）是進行Mg與SiO₂反應的實驗裝置．由于O₂的存在對該實驗有較大影響，實驗中應通入X氣體作為保護氣．X氣體應選用①CO₂、②N₂、③H₂中的

 

（選填編號）．實驗開始時，必須先通入X的氣體，再接通電源加熱反應物，其理由是

 

；當反應引發(fā)后，切斷電源，反應能繼續(xù)進行，其原因是

 

．
（4）圖（乙）所示裝置進行的實驗如下：先關閉K，使A中反應進行；加熱玻璃管C，可觀察到C管中發(fā)出耀眼白光，產生白煙，管壁上附著有淡黃色物質．實驗完成后，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應放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁，這是因為

 

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

 

．C中全部反應產物有

 

（填化學式）．

Answer 1

分析：（1）根據題中信息可知Mg在空氣中點燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應，所以鎂和氮氣反應必須將空氣中的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；因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧同鎂反應，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
（2）取適量產物放入試管中，滴加蒸餾水，將潤濕的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現渾濁，紅色石蕊試紙變藍，則可以證明有氮化鎂生成；
（3）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學反應，Mg與氫氣不能發(fā)生反應；不純的氫氣燃燒會發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應的條件是加熱，切斷電源后，反應的條件由反應放熱維持；
（4）Mg與SiO₂在加熱的條件下能夠發(fā)生化學反應；打開K，將空氣充入反應反應體系，可平衡容器內外壓強，防止倒吸；濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應，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反應產物為MgS．根據元素守恒可知，另外一種產物為氧化鎂．

解答：解：（1）根據題中信息可知Mg在空氣中點燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應，所以鎂和氮氣反應必須將空氣中的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；因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧同鎂反應，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；因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應；
（2）依據氮化鎂和水反應生成氨氣，方程式為Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，將產物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，
故答案為：將產物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產物是氮化鎂；
（3）Mg可以與CO₂、N₂發(fā)生化學反應，3Mg+N₂

點燃

Mg₃N₂、2Mg+CO₂

點燃

2MgO+C，Mg與氫氣不能發(fā)生反應，因此可用氫氣作為保護氣；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發(fā)生爆炸；Mg與SiO₂反應的條件是加熱，切斷電源后，反應的條件由反應放熱維持，
故答案為：③； 防止加熱條件下H₂與空氣混合爆炸；Mg與SiO₂的反應是放熱反應；
（4）Mg與SiO₂在加熱的條件下能夠發(fā)生化學反應，2Mg+SiO₂

△

2MgO+Si，因此C中的Mg應放在不銹鋼墊片上而不能直接接觸管壁；停止實驗后，溫度降低導致體系內部壓強減小，容易發(fā)生倒吸，打開K，將空氣充入反應反應體系，可平衡容器內外壓強，防止倒吸；濃硫酸和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫氣體，二氧化硫與Mg反應，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反應產物為MgS．根據元素守恒可知，另外一種產物為氧化鎂，
故答案為：同在加熱條件下，Mg能與玻璃中的SiO₂反應；防止C管降溫時因氣體壓強減小，而引起D中溶液倒流；MgO、S、MgS．

點評：本題考查了物質實驗室制備原理和裝置選擇，實驗步驟的設計分析判斷，物質性質的應用是解題關鍵，題目難度中等．