Question

某實驗小組利用如下裝置（部分固定裝置略）制備氮化鈣（Ca₃N₂，易與水反應），并測定其化學式．

（1）連接好實驗裝置，檢查裝置的氣密性，方法是

 

；反應過程中末端導管插入試管A的水中，目的是

 

．
（2）制備氮化鈣的操作步驟是：
①打開活塞K并通入N₂；  ②點燃酒精燈，進行反應；
③反應結束后，先熄滅酒精燈，待

 

，停止通N₂并關閉活塞K；
④拆除裝置，取出產物．
（3）數據記錄如下：

空石英管質量 m0/g	石英管與鈣的質量 m1/g	石英管與產物的質量 m2/g
14.800	15.080	15.150

通過以上數據求算化學式Ca_xN₂，x=

 

．
（4）上述實驗產生誤差的原因可能是

 

（選填編號）．
①N₂通入不足，反應器中有O₂   ②鈣與N₂未充分反應     ③產物與空氣接觸
請?zhí)岢鎏岣咴搶嶒灉蚀_度的方法

 

（答一點即可）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗題

分析：（1）根據檢查裝置的氣密性的常用方法；保證整個裝置不能混入其他氣體；
（2）一定要使硬質管冷卻后再停止通入氮氣流；
（3）要確定X值必須求出鈣和氮的原子個數比，根據題目給的數據可做如下計算：
m（Ca）=（15.080-14.800）g=0.280g，m（N）=（15.150-15.080）g=0.070g，則n（Ca）：n（N）=

0.280g

40g/mol

：

0.070g

28g/mol

=7：5，
由Ca_xN₂知，x：2=7：5，則x=2.8；
（4）若通入的N₂中混有少量O₂，則產物中就有可能混有了CaO，而Ca₃N₂中鈣的質量分數為81.08%，CaO中鈣的質量分數為71.43%，所以產物中混有了CaO會導致鈣的質量分數減小，x的值偏��；若鈣與N₂未充分反應，生成的Ca₃N₂中還有沒反應的鈣，則x值偏大；進行恒重操作、進行平行實驗、嚴格和規(guī)范操作等是提高實驗準確度的一般方法．

解答： 解：由實驗流程可知，通過控制活塞K，氮氣流入裝有鈣的硬質試管，在硬質試管中，鈣與氮氣發(fā)生反應，由于鈣非�；顫�，此反應不能與空氣接觸，用試管A中的水，對此實驗隔絕空氣，U形管的作用是防止倒吸；又Ca₃N₂，易與水反應，設計干燥管防止試管A中的水進入硬質試管；
（1）微熱法檢驗裝置的氣密性：關閉活塞K，微熱反應管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導管中水柱上升且高度保持不變，則說明裝置氣密性良好；若反應過程中末端導管沒有插入試管A的水中，會有空氣進入反應管，氧化單質鈣，生成鈣的氧化物，引入雜質，末端導管插入試管A的水中，也便于觀察N₂流速，
故答案為：關閉活塞K，微熱反應管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導管中水柱上升且高度保持不變，則說明裝置氣密性良好；防止反應過程中空氣進入反應管，便于觀察N₂流速；
（2）反應結束后，先熄滅酒精燈，待反應管冷卻至室溫，停止通N₂并關閉活塞K；注意事項：一定要使玻璃管冷卻后再停止通入氣流，
故答案為：反應管冷卻至室溫；
（3）要確定X值必須求出鈣和氮的原子個數比，分析實驗：石英管與鈣的質量和空石英管質量差為鈣單質的質量，石英管與產物的質量與石英管與鈣的質量差為反應的氮元素的質量，據題目給的數據可做如下計算：①m（Ca）=（15.080-14.800）g=0.280g，m（N）=（15.150-15.080）g=0.070g，
則n（Ca）：n（N）=

0.280g

40g/mol

：

0.070g

28g/mol

=7：5，由Ca_xN₂知，x：2=7：5，則x=2.8，
故答案為：2.8；
（4）若通入的N₂中混有少量O₂，則產物中就有可能混有了CaO，而Ca₃N₂中鈣的質量分數為81.08%，CaO中鈣的質量分數為71.43%，所以產物中混有了CaO會導致鈣的質量分數減小，x的值偏��；若鈣與N₂未充分反應，生成的Ca₃N₂中還有沒反應的鈣，則x值偏大；要想提高該實驗準確度，可以進行恒重操作，確定每組數據的準確性，也可以多次平行實驗做對比等，
故答案為：①③；進行恒重操作、進行平行實驗、嚴格和規(guī)范操作等．

點評：本題考查學生化學實驗基本操作技巧和處理問題的能力，以及對實驗結果進行計算和分析判斷的能力．