Question

某學校初三興趣小組利用如下裝置（部分固定裝置己略去）制備氮化鈣，并探究其化學式．請你參與探究并回答下列問題．

[查閱資料]鈣是一種化學性質(zhì)非�；顫姷慕饘�，易與氧氣、水等發(fā)生反應，加熱時能與氮氣化合，鈣在空氣中燃燒還會生成過氧化鈣（CaO₂）．
（1）檢查該裝置裝置氣密性的方法是

 

．
（2）反應過程中末端導管必須插入試管A的水中，目的是

 

．
（3）制備氮化鈣的操作步驟是：①打開活塞K通入氮氣；②點燃酒精燈，進行反應；③反應結(jié)束后，先熄滅酒精燈，繼續(xù)通氮氣至玻璃管冷卻到室溫后再關(guān)閉活塞K；④拆除裝置，取出產(chǎn)物．
（4）數(shù)據(jù)記錄如下：

硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量	反應前硬質(zhì)玻璃管與管內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量	反應后硬質(zhì)玻璃管與管內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量
120.0g	123.0g	123.7g

（5）實驗數(shù)據(jù)處理與反思：
①若氮化鈣的化學式為Ca_xN_y，則通過上述數(shù)據(jù)可計算得到其中x：y=

 

．
②點燃酒精燈前先通一會兒N₂的目的是

 

．
③若第③步操作停止加熱后不繼續(xù)通氣至室溫，可能的后果是

 

．

Answer 1

分析：（1）利用裝置內(nèi)空氣受熱時膨脹，若在插入水中的導管末端觀察到氣泡冒出，且在停止受熱后又出現(xiàn)導管內(nèi)形成一段水柱的現(xiàn)象，可檢測裝置的氣密性；
（2）反應產(chǎn)生的尾氣氮氣不能與水反應也不能溶于水，把導管插入水中可以防止空氣從導管進入裝置而造成氧氣與鈣發(fā)生反應；
（5）為防止鈣與空氣中氧氣等發(fā)生反應，制備氮化鈣時應先通入氮氣排出裝置內(nèi)空氣，然后點燃酒精燈加熱進行反應；待反應結(jié)束后，為防止水倒流，在將導管從試管內(nèi)水中撤出前應繼續(xù)通入氮氣，撤出導管后再熄滅酒精燈；最后拆除裝置，取出產(chǎn)物；由實驗數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)的差，計算參加反應鈣的質(zhì)量及生成氮化鈣的質(zhì)量，由兩物質(zhì)的質(zhì)量計算氮化鈣化學式中x：y的值．

解答：解：（1）將活塞k關(guān)閉，將末端導管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，管內(nèi)空氣受熱膨脹，若在導管末端觀察到有氣泡冒出，且在撤去酒精燈冷卻后，裝置內(nèi)氣體體積減小，導管內(nèi)形成一段水柱時，可判斷裝置氣密性良好；
（2）導管插入水中，可以防止空氣從導管進入裝置而與鈣發(fā)生反應，所以，反應過程中末端導管必須插入試管M的水中目的是：液封，防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置；
（5）①參加反應鈣的質(zhì)量=123.0g-120.0g=3.0g，反應生成氮化鈣中氮元素的質(zhì)量=123.7g-123.0g=0.7g；
氮化鈣的化學式為Ca_xN_y，可知鈣元素和氮元素的質(zhì)量比為：

40×x

14×y

=

3.0g

0.7g

   x：y=3：2；
②點燃酒精燈前先通一會兒N₂的目的是排盡裝置內(nèi)空氣，防止空氣內(nèi)氧氣與鈣反應；
③為防止試管內(nèi)的水倒流，反應結(jié)束后，需要繼續(xù)通入氮氣，將末端導管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈；若第③步操作停止加熱后不繼續(xù)通氣至室溫，可能的后果是試管內(nèi)的水倒吸．
故答案為：（1）按圖裝配好儀器，關(guān)閉活塞k，將末端導管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，若導管末端有氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻后，在導管內(nèi)形成一段水柱，則證明裝置的氣密性良好；
（2）防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置與鈣反應；
（5）①x：y=3：2；   ②排盡裝置內(nèi)空氣，防止空氣內(nèi)氧氣與鈣反應；③導管內(nèi)水產(chǎn)生倒吸．

點評：根據(jù)實驗裝置圖，分析實驗各裝置的作用，理解興趣小組同學制備氮化鈣的實驗方法，是解答本問題的基礎(chǔ)．