Question

鎂在空氣中燃燒除生成MgO外，還可能生成Mg₃N₂。某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用鎂在空氣中燃燒后的固體(不含單質(zhì))進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究其組成。

(1)甲組同學(xué)取一定量燃燒后的固體投入水中，得到了一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該氣體的化學(xué)式為______________________________，說明固體中含有Mg₃N₂，生成該氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)乙組同學(xué)為測定Mg₃N₂的含量，用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后再加熱A。其中濃硫酸的作用是__________________________________________________________

__________________________，對A加熱的目的是____________________________。

已知加入的固體質(zhì)量為4.0 g，最終C裝置增重a g，則固體中含Mg₃N₂______ g(用含a的式子表示)。

(3)丙組有的同學(xué)認(rèn)為乙組同學(xué)的測定結(jié)果偏高，理由是

________________________________________________________________________

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有的同學(xué)認(rèn)為乙組同學(xué)的測定結(jié)果偏低，理由是______________________________

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丙組同學(xué)進(jìn)行了改進(jìn)，他們將乙組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到的難溶固體進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，并灼燒固體至恒重，測得其質(zhì)量為4.08 g。上述過程中，洗滌沉淀的操作是________________________________________________________________________

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鎂在空氣中燃燒后生成的固體中Mg₃N₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________。

(4)有一種用銨鹽與含鎂礦石混合煅燒制取氧化鎂的方法，解決了現(xiàn)有方法存在的原料成本高、項(xiàng)目投資大、能耗高、副產(chǎn)品不好用等問題，其原理是將含鎂礦石粉(含氧化鎂)與銨鹽混合，經(jīng)過煅燒、水溶、過濾，得到粗鎂鹽溶液，并回收煅燒產(chǎn)生的氨。寫出用固體(NH₄)₂SO₄與含鎂礦石粉混合煅燒時的化學(xué)反應(yīng)方程式________________________

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Answer 1

答案　(1)NH₃　Mg₃N₂＋6H₂O===3Mg(OH)₂＋2NH₃↑

(2)吸收生成的NH₃　使A裝置中反應(yīng)產(chǎn)生的NH₃全部進(jìn)入到C裝置中　

(3)C裝置的兩側(cè)無干燥裝置，NH₃中的水蒸氣以及外部空氣中的水蒸氣都可能進(jìn)入C裝置而被濃硫酸吸收，造成結(jié)果偏高　可能有部分NH₃滯留在裝置內(nèi)沒有完全被濃硫酸吸收，從而造成結(jié)果偏低　向過濾器中的沉淀物上加蒸餾水至恰好完全浸沒沉淀，待水全部流出后，重復(fù)操作2～3次　10%

(4)(NH₄)₂SO₄＋MgOMgSO₄＋2NH₃↑＋H₂O

解析　本題是一道探究性實(shí)驗(yàn)題，對實(shí)驗(yàn)方案的評價及對結(jié)果的分析處理能力都進(jìn)行了考查。(1)能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體是NH₃，Mg₃N₂與水反應(yīng)生成Mg(OH)₂和NH₃。(2)濃硫酸是酸性干燥劑，可吸收NH₃，對A加熱可促使NH₃揮發(fā)，使反應(yīng)產(chǎn)生的NH₃全部被C裝置吸收，則由關(guān)系式Mg₃N₂～2NH₃可求出a g NH₃對應(yīng) g Mg₃N₂。(3)A裝置中產(chǎn)生的NH₃會含有水蒸氣，C裝置中濃H₂SO₄既吸收NH₃，也吸收NH₃中的水蒸氣，而且C裝置后未連接隔絕空氣中水蒸氣的裝置，所以C裝置增重的a g中包括水蒸氣的質(zhì)量，造成測定結(jié)果偏高。反應(yīng)產(chǎn)生的NH₃在反應(yīng)結(jié)束后由于氣壓的原因無法全部被排出，而在裝置中滯留一部分，造成產(chǎn)生的NH₃不能全部被濃硫酸吸收，所以會造成測定結(jié)果偏低。丙組同學(xué)所得4.08 g固體是MgO，包括原混合物中的MgO和Mg₃N₂轉(zhuǎn)化來的MgO(Mg₃N₂～3Mg(OH)₂～3MgO)，設(shè)原固體混合物中Mg₃N₂、MgO的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol。

則

解得：x＝0.004，y＝0.09

則燃燒后生成的固體中Mg₃N₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝10%。(4)含鎂礦石粉中含MgO，MgO與(NH₄)₂SO₄高溫反應(yīng)生成MgSO₄、NH₃和H₂O。