Question

13．某化學(xué)實驗小組利用圖所有儀器連接而成制備氮化鎂，并探究其實驗

（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O．
（2）按氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：a→（　h　）（　i�。�→（　f　）（　g�。�→（　d�。�（　e　）→（　b�。�  （　c�。�→j．
（3）裝置E的作用是作安全瓶，防倒吸．
（4）能否將C與D的位置對調(diào)并說明理由否，對調(diào)后不能除去水蒸氣
（5）反應(yīng)過程中，裝置F中的末端導(dǎo)管必須始終插入水中，目的是防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管
（6）請用化學(xué)方法確定是否有氮化鎂生成，寫出實驗操作及現(xiàn)象取少量產(chǎn)物于試管中，加適量蒸餾水溶解，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍(lán)，證明有氮化鎂生成
（7）數(shù)據(jù)記錄如下：

空硬質(zhì)玻璃管質(zhì)量	硬質(zhì)玻璃管與鎂的質(zhì)量	硬質(zhì)玻璃管與產(chǎn)物的質(zhì)量
142.312g	142.480g	142.550g

計算得到實驗式Mg_xN₂，其中x=2.8
②若沒有裝置D，請比較x與3的大小，并給出判斷依據(jù)x＜3，若沒有裝置D，氮氣中混有氧氣，產(chǎn)物中混有MgO，等質(zhì)量的Mg分別與O₂、N₂反應(yīng)時，生成MgO的質(zhì)量大于Mg₃N₂，導(dǎo)致計算樣品中N元素質(zhì)量偏大，故因此$\frac{n（Mg）}{n（O）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3．

Answer 1

分析 （1）A裝置中亞硝酸鈉與硫酸銨再加熱下制備氮氣，反應(yīng)生成氮氣、硫酸鈉與水；
（2）A裝置制備氮氣，B裝置中氮氣與Mg反應(yīng)生成氮化鎂，反應(yīng)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣壓減小，需要防止倒吸，硫酸亞鐵具有還原性，可以除去氧氣、氮的氧化物等氧化性，氮化鎂易水解，加入B裝置的氮氣應(yīng)干燥，用濃硫酸干燥，加熱條件下裝置中氧氣與Mg反應(yīng)生成MgO，應(yīng)下用氮氣排盡裝置內(nèi)空氣后再制備氮化鎂，F(xiàn)防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管，無水氯化鈣吸收水蒸氣，防止進(jìn)入B中；
（3）裝置E起安全瓶作用；
 （4）對調(diào)后不能除去氮氣中水蒸氣；
（5）裝置F中的末端導(dǎo)管必須始終插入水中，可以防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管；
（6）利用氮化鎂水解生成氨氣，通過檢驗氨氣判斷；
（7）①Mg的質(zhì)量為142.480g-142.312g=0.168g，產(chǎn)物中N元素質(zhì)量為142.55g-142.480g=0.07g，再計算Mg、N原子物質(zhì)的量，結(jié)合實驗式Mg_xN₂，計算x的值；
②混有氧氣，產(chǎn)物中混有MgO，等質(zhì)量的Mg分別與O₂、N₂反應(yīng)時，生成MgO的質(zhì)量大于Mg₃N₂，導(dǎo)致計算樣品中N元素質(zhì)量偏大．

解答 解：（1）A裝置中亞硝酸鈉與硫酸銨再加熱下制備氮氣，反應(yīng)生成氮氣、硫酸鈉與水，反應(yīng)方程式為：2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，
故答案為：2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O；
（2）A裝置制備氮氣，B裝置中氮氣與Mg反應(yīng)生成氮化鎂，反應(yīng)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣壓減小，需要防止倒吸，硫酸亞鐵具有還原性，可以除去氧氣、氮的氧化物等氧化性，氮化鎂易水解，加入B裝置的氮氣應(yīng)干燥，用濃硫酸干燥，加熱條件下裝置中氧氣與Mg反應(yīng)生成MgO，應(yīng)下用氮氣排盡裝置內(nèi)空氣后再制備氮化鎂，F(xiàn)防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管，無水氯化鈣吸收水蒸氣，防止進(jìn)入B中，按氣流方向的連接順序是：a→（h）（i）→（f）（g）→（d）（e）→（b）（c）→j[或a→（i）（h）→（f）（g）→（d）（e）→（c）（b）→j]，
故答案為：a→（h）（i）→（f）（g）→（d）（e）→（b）（c）→j[或a→（i）（h）→（f）（g）
→（d）（e）→（c）（b）→j]；
（3）裝置E起安全瓶作用，防止應(yīng)氣壓減小導(dǎo)致倒吸，
故答案為：作安全瓶，防倒吸；
（4）對調(diào)后不能除去氮氣中水蒸氣，不能將C與D的位置對調(diào)，
故答案為：否，對調(diào)后不能除去水蒸氣；
（5）反應(yīng)過程中，裝置F中的末端導(dǎo)管必須始終插入水中，可以防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管，
故答案為：防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管；
（6）確定是否有氮化鎂生成的方法為：取少量產(chǎn)物于試管中，加適量蒸餾水溶解，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍(lán)，證明有氮化鎂生成，
故答案為：取少量產(chǎn)物于試管中，加適量蒸餾水溶解，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍(lán)，證明有氮化鎂生成；
（7）①Mg的質(zhì)量為142.480g-142.312g=0.168g，其物質(zhì)的量為$\frac{0.168mol}{24g/mol}$=0.007mol，產(chǎn)物中N元素質(zhì)量為142.55g-142.480g=0.07g，物質(zhì)的量為$\frac{0.07g}{14g/mol}$=0.005mol，則n（Mg）：n（N）=7：5，實驗式為Mg_xN₂，則x=2×$\frac{7}{5}$=2.8，
故答案為：2.8；
②若沒有裝置D，氮氣中混有氧氣，產(chǎn)物中混有MgO，等質(zhì)量的Mg分別與O₂、N₂反應(yīng)時，生成MgO的質(zhì)量大于Mg₃N₂，導(dǎo)致計算樣品中N元素質(zhì)量偏大，故因此$\frac{n（Mg）}{n（O）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3，
故答案為：x＜3，若沒有裝置D，氮氣中混有氧氣，產(chǎn)物中混有MgO，等質(zhì)量的Mg分別與O₂、N₂反應(yīng)時，生成MgO的質(zhì)量大于Mg₃N₂，導(dǎo)致計算樣品中N元素質(zhì)量偏大，故因此$\frac{n（Mg）}{n（O）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗，關(guān)鍵是對制備原理與各裝置的理解，注意制備中避免水解及雜質(zhì)生成，題目綜合考查學(xué)生對知識的遷移運用、分析能力、實驗?zāi)芰Φ�，掌握元素化合物性質(zhì)與實驗制備原則．