Question

2．氮化鎂是一種應用范圍非常廣泛的無機化合物，它可用于制備高硬度、高熱導、抗腐蝕、抗磨損和耐高溫的其它元素的氮化物，制備特殊的陶瓷材料等．某興趣小組用鎂與氮氣反應制備氮化鎂（Mg₃N₂），并用實驗方法測定氮化鎂的純度．

【制備氮化鎂】制備氮化鎂的裝備示意圖如圖：

（1）儀器a的名稱是分液漏斗，b的名稱是燒瓶；
（2）D裝置的作用是吸收水蒸氣（干燥氮氣），G裝置的作用是防止空氣中的氧氣進入E裝置；能否將C、D裝置對調否（填“能”或“否”）；
（3）寫出E裝置中發(fā)生反應的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（4）檢查整套裝置氣密性的方法是用酒精燈微熱燒瓶，若G處導管口有氣泡產生，且冷卻后G處長導管內，產生穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好；
（5）進行實驗時先進行A（選擇“A”或“E”）處加熱，理由是排盡空氣；
（6）A處加熱片刻后，應移去酒精燈，理由是該反應放出大量熱（節(jié)約能源）．
【測定氮化鎂的含量】
（7）定性測定：
步驟一、取少量氮化鎂樣品于試管中，加足量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成；
步驟二、棄去上層清液，加入稀鹽酸，觀察到沉淀全溶且冒氣泡．
①檢驗刺激性氣味氣體的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍，則為氨氣；
②寫步驟二中產生氣泡的反應的化學方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（8）定量測定：按如圖裝置進行實驗．

①球形干燥管的作用是充分反應，防倒吸；
②取氮化鎂樣品16克進行實驗，I裝置增重3.4克，求該樣品中氮化鎂的質量分數；
③導致該樣品中氮化鎂含量測定結果偏低的可能原因是產生的氨氣未能全部被吸收．

Answer 1

分析 （1）由圖中儀器結構可知，a為分液漏斗、b為圓底燒瓶解答；
（2）裝置內含有氧氣、反應生成的氣體中可能含有氮的氧化物，裝置C除去氧氣（及氮氧化物）、D干燥氮氣，防止對E裝置反應的影響；
C、D對調后無法除去水蒸氣；
（3）裝置E中氮氣與鎂反應生成二氮化三鎂；
（4）利用裝置內氣體熱脹冷縮檢驗裝置的氣密性；
（5）根據進行實驗時先進行A處加熱，為了排盡空氣解答；
（6）根據該反應放出大量熱（節(jié)約能源）解答；
（7）根據氮化鎂水解生成氫氧化鎂沉淀與氨氣，氨氣使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，據此設計證明有氮化鎂生成；若Mg有剩余，將上述反應后的上清液去掉，加入鹽酸，有氣泡生成，說明有Mg剩余解答；
（8）
①根據球形干燥管的作用是充分反應，防倒吸解答；
②根據I裝置增重3.4克為氨氣的質量，利用化學方程式分析解答；
③根據致該樣品中氮化鎂含量測定結果偏低的可能原因是產生的氨氣未能全部被吸收解答．

解答 解：
（1）由圖中儀器結構可知，a為分液漏斗、b為圓底燒瓶；
（2）濃硫酸具有吸水性，能夠吸收水蒸氣（干燥氮氣）；G裝置的作用是防止空氣中的氧氣進入E裝置；D干燥氮氣，除去水蒸氣，防止對E裝置反應的影響；C、D對調后無法除去水蒸氣，故C、D不能對調，
（3）裝置E中氮氣與鎂反應生成二氮化三鎂，反應方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
（4）利用裝置內氣體熱脹冷縮檢驗裝置的氣密性，檢查裝置氣密性的方法是：微熱b，這時G中有氣泡冒出，停止加熱冷卻后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，則氣密性良好；
（5）進行實驗時先進行A加熱，理由是排盡空氣；
（6）該反應放出大量熱（節(jié)約能源）；
（7）取少量產物于試管中，加入少量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，可聞到刺激性氨味（把濕潤的紅色石蕊試紙放在管口，試紙變藍），證明產物中含有氮化鎂；
棄去上清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產生，則證明產物中含有未反應的鎂，反應的方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
（8）
①球形干燥管的作用是充分反應，防倒吸；
②設樣品中氮化鎂的質量為x
Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
100                   34        
x                    3.4g        
$\frac{100}{x}=\frac{34}{3.4g}$
x=10g
該樣品中氮化鎂的質量分數=$\frac{10g}{16g}$×100%=62.5%
③致該樣品中氮化鎂含量測定結果偏低的可能原因是產生的氨氣未能全部被吸收．
答案：
（1）分液漏斗； 燒瓶（圓底燒瓶）；
（2）吸收水蒸氣（干燥氮氣）； 防止空氣中的氧氣進入E裝置； 否；
（3）3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
（4）用酒精燈微熱燒瓶，若G處導管口有氣泡產生，且冷卻后G處長導管內     產生穩(wěn)定的水柱，則氣密性良好（合理即可）；
（5）A；  排盡空氣；
（6）該反應放出大量熱（節(jié)約能源）；
（7）①將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍，則為氨氣；
②Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
（8）
①充分反應，防倒吸；
②品中氮化鎂的質量分數為62.5%
③產生的氨氣未能全部被吸收．

點評 本題以氮化鎂的制備為載體，考查學生對實驗裝置的理解、元素化合物的性質、實驗方案的設計等，是對學生綜合能力的考查，需要學生基本扎實的基礎與分析問題、解決問題的能力．