Question

鎂在空氣中燃燒除生成MgO外，還可能生成Mg3N2。某�；瘜W(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)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_______________________。

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

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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

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__________________________。

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中的水蒸氣以及外界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　(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。