Question

9．氮化鈣（Ca₃N₂）是一種重要的化學(xué)試劑．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)制備氮化鈣并測定其純度的實(shí)驗(yàn)如下：

I．氮化鈣的制備
（1）氮化鈣的電子式為；連接裝置后，檢查裝置氣密性的方法是檢查裝置氣密性的方法是：關(guān)閉A中分液漏斗的活塞，向E中加入蒸餾水，微熱A中的圓底燒瓶，E中有氣泡冒出，冷卻后，E中玻璃管形成一段水柱，則氣密性良好．
（2）裝置A中每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L N₂，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6N_A．
（3）裝置B的作用是吸收氧氣，則B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．裝置E的作用是吸收水蒸氣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入D裝置．
（4）實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；②③①⑤④（請(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的代號(hào)）．
①加熱D處的酒精噴燈；②打開分液漏斗活塞；③加熱A處的酒精燈；④停止加熱A處的酒精燈；⑤停止加熱D處的酒精噴燈
（5）請(qǐng)用化學(xué)方法確定氮化鈣中含有未反應(yīng)的鈣，寫出實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象取少量產(chǎn)物于試管中，加入適量蒸餾水（或鹽酸），用排水法收集到無色氣體，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鈣
II．測定氮化鈣的純度
①稱取4.0g反應(yīng)后的固體，加入足量水，將生成的氣體全部蒸出并通入100.00mL 1.00mol•L^-1鹽酸中，充分反應(yīng)后，將所得溶液稀釋至200.00mL；
②取20.00mL稀釋后的溶液，用0.20mol•L^-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的鹽酸，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液25.00mL．
（1）氮化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%．
（2）達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，仰視滴定管讀數(shù)將使測定結(jié)果偏低 （填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．

Answer 1

分析 由圖可知儀器的名稱，A中發(fā)生（NH₄）₂SO₄+2NaNO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，B中硫酸亞鐵溶液可除去空氣中的氧氣：C中濃硫酸干燥氮?dú)�，D中發(fā)生N₂+3Ca$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca₃N₂，E裝置濃硫酸吸收空氣中的水蒸氣，防止進(jìn)入D中，以此來解答，
I、（1）氮化鈣是離子化合物，三個(gè)鈣原子失去四個(gè)電子，給N原子，使N原子最外層達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，電子式需要標(biāo)注離子所帶電荷數(shù)；檢查裝置氣密性的方法是形成封閉體系，改變體系內(nèi)壓強(qiáng)產(chǎn)生的現(xiàn)象檢查；
（2）根據(jù)A中的反應(yīng)分析即可；
（3）B中為氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子；E裝置濃硫酸吸收空氣中的水蒸氣，防止進(jìn)入D中；
（4）實(shí)驗(yàn)開始先使A裝置的反應(yīng)發(fā)生，排除裝置內(nèi)的空氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先停止D處的熱源；
（5）氮化鈣與水反應(yīng)生成氨氣，鈣與水反應(yīng)生成氫氣，檢驗(yàn)生成的氣體有氫氣即可確定氮化鈣中含有未反應(yīng)的鈣；
II、（1）氮化鈣與水反應(yīng)生成氨氣，被過量的鹽酸吸收，根據(jù)剩余的鹽酸量可得消耗的鹽酸，即可得到氨氣的量，據(jù)此計(jì)算產(chǎn)品的純度；
（2）仰視滴定管讀數(shù)將使側(cè)定的剩余鹽酸含量偏多，導(dǎo)致測定結(jié)果偏�。�

解答 解：I、（1）氮化鈉是離子化合物，三個(gè)鈉原子失去三個(gè)電子，給N原子，使N原子最外層達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為：；檢查裝置氣密性的方法是：關(guān)閉A中分液漏斗的活塞，向E中加入蒸餾水，微熱A中的圓底燒瓶，E中有氣泡冒出，冷卻后，E中玻璃管形成一段水柱，則氣密性良好；
故答案為：；關(guān)閉A中分液漏斗的活塞，向E中加入蒸餾水，微熱A中的圓底燒瓶，E中有氣泡冒出，冷卻后，E中玻璃管形成一段水柱，則氣密性良好；
（2）A中反應(yīng)為：（NH₄）₂SO₄+2NaNO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，轉(zhuǎn)移6N_A個(gè)電子時(shí)生成氮?dú)鈽?biāo)況下的體積為44.8L，故A中每生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L N₂，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6N_A；
故答案為：0.6N_A；
（3）B中為氧氣氧化亞鐵離子為鐵離子，離子反應(yīng)為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；E裝置濃硫酸吸收空氣中的水蒸氣，防止進(jìn)入D中；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；吸收水蒸氣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入D裝置；
（4）實(shí)驗(yàn)開始先使A裝置的反應(yīng)發(fā)生，排除裝置內(nèi)的空氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先停止D處的熱源，故順序?yàn)椋孩冖邰佗茛埽?br />故答案為：②③①⑤④；
（5）氮化鈣與水反應(yīng)生成氨氣，鈣與水反應(yīng)生成氫氣，氫氣難溶于水．氨氣極易溶于水，檢驗(yàn)生成的氣體有氫氣即可確定氮化鈣中含有未反應(yīng)的鈣，故方法為：取少量產(chǎn)物于試管中，加入適量蒸餾水（或鹽酸），用排水法收集到無色氣體，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鈣；
故答案為：取少量產(chǎn)物于試管中，加入適量蒸餾水（或鹽酸），用排水法收集到無色氣體，則證明產(chǎn)物中含有未反應(yīng)的鈣；
II、（1）剩余的鹽酸量為$\frac{200mL}{20mL}$×0.2mol/L×0.025L=0.05mol，故參與反應(yīng)的鹽酸為0.1L×1mo/L-0.05mol=0.05mol，根據(jù)氮元素守恒：Ca₃N₂～2NH₃，則n（Ca₃N₂）=0.025mol，則氮化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.025mol×148g/mol}{4.0g}×100%$=92.5%；
故答案為：92.5%；
（2）達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，仰視滴定管讀數(shù)將使消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液的體積讀數(shù)偏大，使剩余鹽酸的量計(jì)算偏大，反應(yīng)鹽酸的氨氣量偏小，故測定結(jié)果偏低；
故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)裝置的作用、發(fā)生的反應(yīng)及制備原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意物質(zhì)性質(zhì)的綜合應(yīng)用，題目難度不大．