Question

（15分）固體硝酸鹽加熱易分解且產物較復雜。以Mg(NO₃)₂為研究對象，四個學習小組擬通過實驗探究其熱分解的產物，分別提出如下4種猜想：
甲組：Mg(NO₂)₂、NO₂、O₂      乙組：MgO、NO₂、O₂　
丙組：MgO、NO₂、N₂         丁組：Mg₃N₂、O₂
（1）實驗前，小組成員經討論認定   組的猜想一定不成立，理由是_____________。
查閱資料得知：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
針對其他小組猜想，設計如下圖所示的實驗裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）進行探究：

A          B        C        D
（2）實驗過程
①簡述檢驗該裝置氣密性的方法                                             。
②稱取硬質試管A的質量為18.0g，試管A與Mg(NO₃)₂固體共21.8 g置于A中，加熱前通入N₂以驅盡裝置內的空氣，其目的是                           ；關閉K，用酒精燈加熱時，正確操作是先                          然后固定在管中固體部位下加熱。
③觀察到A中有紅棕色氣體生成，C中有氣泡。
④待樣品完全分解，A裝置冷卻至室溫、稱量，測得硬質試管A和剩余固體的總質量為19.0g。
⑤取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未見明顯現象。
（3）實驗結果分析討論
①證明一定有O₂生成的依據是                                ，與此相關的化學原理為（用化學方程式表示）                                         。
根據實驗現象和剩余固體的質量經分析可初步確認猜想_______組結論是正確的。
②一位同學認為上述裝置不能確認分解產物中有O₂，他的理由你認為可能是        ，　如果需改進裝置，應該                。
（4）據以上分析，Mg(NO₃)₂分解的化學方程式為                             。

Answer 1

（1）丙 （1分）   不合乎氧化反應規律，N只降價，沒有元素升高價（1分）
（2）①關閉k，微熱硬質玻璃管（A），觀察到D中有氣泡連續放出（1分）
②加熱前通入N₂以驅盡裝置內的空氣，其目的是避免對產物O₂的檢驗產生干擾（2分）；加熱時的預熱方法是移動酒精燈預熱硬質玻璃管（1分）。
（3）①C中的溶液不褪色，且D中的溶液褪色（2分）
Na₂SO₃+H₂O NaHSO₃+ NaOH     2Na₂SO₃ + O₂ ==2Na₂SO₄，（2分）。
乙（1分）
②D裝置與空氣相通，空氣中的氧氣可能將Na₂SO₃氧化（1分）
在D裝置后再加一套除氧裝置（1分）
（4）2Mg(NO₃)₂2MgO+4 NO₂+ O₂（2分）

解析試題分析：（1）丙組的猜想一定不成立，由于產物中化合價只有降低情況，沒有升高，不符合氧化還原反應的規律
（2）①實驗前需要檢驗裝置的氣密性，方法是關閉k，微熱硬質玻璃管（A），觀察到E中有氣泡連續放出，證明裝置氣密性良好。
②由于甲乙丙猜想中產物都有氧氣，沒有氮氣，用氮氣排出裝置中空氣避免對產物氧氣檢驗的干擾；集中加熱前先預熱硬質試管，然后固定在管中固體部位下加熱。
（3）①C中的溶液不褪色，說明無酸性氣體產生，D中的溶液褪色可說明生成了氧氣，發生的反應為：Na₂SO₃+H₂O NaHSO₃+ NaOH     2Na₂SO₃ + O₂ ==2Na₂SO₄；硝酸鎂分解，紅棕色氣體是二氧化氮，鎂元素轉化為MgO，所以乙正確。
②D裝置與空氣相通，空氣中的氧氣可能將Na₂SO₃氧化，反應方程式是：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，所以不能確認分解產物中有O₂；改進裝置為：在D裝置后再加一套除氧裝置。
（4）根據上述分析，硝酸鎂加熱分解生成MgO、NO₂、O₂，配平可得化學方程式：
2Mg(NO₃)₂2MgO+4 NO₂+ O₂
考點：本題考查探究實驗及實驗方案的設計與評價、化學方程式的書寫。