Question

11．氮化鎂是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的無(wú)機(jī)化合物，它可用于制備高硬度、高熱導(dǎo)、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?dú)夥磻?yīng)制備氮化鎂（Mg₃N₂），并用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定氮化鎂的純度．
資料一：氮化鎂是淺黃色粉末，極易與水反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氨氣；
資料二：（NH₄）₂SO₄+2NaNO₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
資料三：飽和硫酸亞鐵溶液能吸收部分氧氣；
資料四：在常溫下或溫度不高的條件下鎂幾乎與水不反應(yīng)．
【制備氮化鎂】制備氮化鎂的裝備示意圖如圖1：

（1）D裝置的作用是吸收水蒸氣（干燥氮?dú)猓�，G裝置的作用是防止空氣中的氧氣進(jìn)入E裝；能否將C、D裝置對(duì)調(diào)否（填“能”或“否”）；
（2）寫出E裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行A處加熱而不是E處加熱，理由是排盡空氣；
【測(cè)定氮化鎂的含量】
（4）定性測(cè)定：
步驟一：取少量上述實(shí)驗(yàn)中制備的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．
寫步驟二中產(chǎn)生氣泡的反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（5）定量測(cè)定：按如圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①球形干燥管的作用是充分反應(yīng)，防倒吸；
②取氮化鎂樣品20克進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，I裝置增重3.4克，求該樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（寫出計(jì)算過(guò)程）
③導(dǎo)致該樣品中氮化鎂含量測(cè)定結(jié)果偏低的可能原因是產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收．

Answer 1

分析 （1）裝置內(nèi)含有氧氣、反應(yīng)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?dú)猓�防止�?duì)E裝置反應(yīng)的影響；C、D對(duì)調(diào)后無(wú)法除去水蒸氣；
（2）裝置E中氮?dú)馀c鎂反應(yīng)生成二氮化三鎂；
（3）根據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行A處加熱，為了排盡空氣解答；
（4）若Mg有剩余，將上述反應(yīng)后的上清液去掉，加入鹽酸，有氣泡生成；
（5）根據(jù)球形干燥管的作用是充分反應(yīng)，防倒吸解答；
根據(jù)I裝置增重3.4克為氨氣的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式分析解答；
根據(jù)致該樣品中氮化鎂含量測(cè)定結(jié)果偏低的可能原因是產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收解答．

解答 解：（1）濃硫酸具有吸水性，能夠吸收水蒸氣（干燥氮?dú)猓�；G裝置的作用是防止空氣中的氧氣進(jìn)入E裝置；D干燥氮?dú)猓�除去水蒸氣，防止�?duì)E裝置反應(yīng)的影響；C、D對(duì)調(diào)后無(wú)法除去水蒸氣，故C、D不能對(duì)調(diào)，故填：吸收水蒸氣（干燥氮?dú)猓�；防止空氣中的氧氣進(jìn)入E裝置；否；
（2）裝置E中氮?dú)馀c鎂反應(yīng)生成二氮化三鎂，反應(yīng)方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；故填：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行A加熱，理由是排盡空氣；故填：排盡空氣；
（4）棄去上清液，加入鹽酸，若觀察到有氣泡產(chǎn)生，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鎂，反應(yīng)的方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
故填：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（5）①球形干燥管的作用是充分反應(yīng)，防倒吸；故填：充分反應(yīng)，防倒吸；
②設(shè)樣品中氮化鎂的質(zhì)量為x
Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
100                   34        
x                    3.4g        
$\frac{100}{34}=\frac{x}{3.4g}$
x=10g
該樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{10g}{20g}$×100%=50%
故填：50%；
③致該樣品中氮化鎂含量測(cè)定結(jié)果偏低的可能原因是產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收．
故填：產(chǎn)生的氨氣未能全部被吸收．

點(diǎn)評(píng) 本題以氮化鎂的制備為載體，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的理解、元素化合物的性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生基本扎實(shí)的基礎(chǔ)與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．