问题标题:
【某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究.步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置.另准备一】
问题描述:
某化学兴趣小组查阅资料得知镁可在氮气中燃烧生成Mg3N2,并设计如下实验方案进行探究.
步骤1:用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、胶塞等装配如图所示的装置.另准备一只胶塞,其中有一根铜丝穿过,铜丝末端固定一根镁条备用.
步骤2:引燃燃烧匙中的试剂,塞好瓶塞.燃烧结束后,调节广口瓶内外液面相平.
步骤3:点燃镁条,更换胶塞,镁条继续燃烧,反应结束后,广口瓶内水面上升.
步骤4:取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解.向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体.
(1)为除去广口瓶中的氧气,燃烧匙中最好应装入下列试剂中的(填序号)______.A.炭粉 B.铁粉 C.红磷
(2)“步骤2”中调节内外液面相平的方法:______
(3)写出Mg3N2溶于足量盐酸生成两种氯化物的化学方程式:______.
(4)某同学直接将镁条在空气中点燃,并将所得白色固体进行“步骤4”的实验,结果无气体生成,其原因是______.
(5)兴趣小组同学为比较镁和铝的金属性强弱,设计了下表中的实验方案一,请你再设计一种不同的实验方案.实验试剂和用品:镁条、铝条、0.1mol•L-1MgCl2溶液、0.1mol•L-1AlCl3溶液、0.1mol•L-1HCl溶液、0.1mol•L-1NaOH 溶液、pH 试纸(其他实验仪器可任选)
分别和0.1mol•L-1HCl溶液反应
比铝条反应更剧烈
李芸回答:
(1)A.发生反应为:C+O2CO2,由方程式可知,一方面消耗O2的体积等于生成CO2的体积,广口瓶内液面不会上升,步骤2中就无需调节广口瓶内外液面相平.另一方面生成的CO2可以与Mg反应,致使蒸发皿中得到的固体含有MgO.故A错误;
B.废广口瓶中的气体为空气,而铁在纯氧中可以燃烧,在空气中无法引燃.故B错误;
C.红磷在空气中燃烧,生成固体五氧化二磷,4P+5O22P2O5,除去广口瓶中的氧气,导致广口瓶内压强减小,液面上升,故C正确;
故答案为:C;
(2)由图知,无底的废广口瓶的底部与水槽底部相接,除去广口瓶内空气中的氧气后,导致广口瓶内水面上升,广口瓶外水面就下降,要调节广口瓶内外液面相平,最直接就是向水槽中加水,故答案为:向水槽中加水;
(3)Mg3N2由阳离子Mg2+和阴离子N3-组成,溶于足量盐酸时,可看成先和水反应,生成的产物再和盐酸反应,
第一步反应Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑(H2O电离出H+和OH-,Mg2+和OH-结合成Mg(OH)2,N3-和H+结合成NH3),
第二步Mg(OH)2和NH3再与盐酸反应,生成MgCl2和NH4Cl,最后合并得总反应为Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl.
故答案为:Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl;
(4)步骤4中取蒸发皿中得到的固体,加盐酸溶解.向溶液中加入过量氢氧化钠溶液,有白色沉淀生成,同时得到一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体.该气体为碱性气体NH3,说明蒸发皿中得到的固体为Mg3N2.如果直接将镁条在空气中点燃,空气中存在N2、O2、CO2,三者都能与镁反应(N2+3MgMg3N2、O2+2Mg2MgO、CO2+2Mg2MgO+C),但氧气比氮气活泼,氧气首先与镁反应生成MgO(与CO2反应也是生成MgO),进行步骤4中实验时,无NH3生成,不能使湿润红色石蕊试纸变蓝.
故答案为:氧气比氮气活泼,与镁反应生成MgO;
(5)金属性强弱依据有:①看该金属与水反应的难易,与水反应越容易,金属性越强,②看该金属与酸反应的难易,与酸反应越容易,金属性越强,③看该金属最高价氧化物对应水化物的碱性强弱,碱性越强,该金属金属性越强,
在MgCl2溶液和AlCl3溶液中分别加NaOH 溶液至过量,发生反应MgCl2+2NaOH═2NaCl+Mg(OH)2↓、AlCl3+3NaOH═3NaCl+Al(OH)3↓、Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O,可见MgCl2溶液中产生沉淀且不消失,
AlCl3溶液中产生沉淀后完全溶解.说明Al(OH)3为两性氢氧化物,得Mg(OH)2的碱性强于Al(OH)3的碱性,故Mg的金属性强于Al的金属性,
故答案为:在MgCl2 溶液和AlCl3 溶液中分别加NaOH 溶液至过量;MgCl2溶液中产生沉淀且不消失,AlCl3溶液中产生沉淀后完全溶解.
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