Question

4．現(xiàn)擬在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料，制取少量純凈的氮化鎂（Mg₃N₂）．已知實驗中加熱條件下可能發(fā)生的以下反應：

反應物	生成物	反應物	生成物
鎂和氧氣	氧化鎂	鎂和水	氧化鎂和氫氣
鎂和氮氣	氮化鎂	氮化鎂和水	氫氧化鎂和氨氣
鎂和二氧化碳	氧化鎂和碳

可供選擇的裝置和藥品如圖所示（鎂粉和還原鐵粉均已干燥，裝置內所發(fā)生的反應都是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連接），請回答下列問題：
（1）為了實現(xiàn)實驗目的，在設汁實驗方案時，除裝置A、E、F外，還應選擇的裝置有B、D（填字母代號）；選擇裝置F的目的是為了除去空氣中的氧氣．
（2）連接并檢査裝置的氣密性．實驗開始時，打開自來水的開關，將空氣從儲氣瓶壓入反應裝置，則氣流流經(jīng)導管的順序是j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b（或b→a）（填字母代號）．
（3）通入氣體后，如果同時點燃A、F裝置的酒精燈，對實驗結果中所得產(chǎn)品的質量比理論值大 （填“大“或“小”），其一原因是同時點燃酒精燈，A中硬質玻璃管中的空氣沒有排凈，其中的氧氣、少量二氧化碳和水蒸氣與鎂反應，生成了氧化鎂．另一原因是由于鎂全部本該生成氮化鎂，裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧氣與裝置A中的鎂粉反應，使部分鎂生成了氧化鎂．
（4）請設計一個實驗，驗證產(chǎn)物是氮化鎂：取適量產(chǎn)物放入試卷中，滴加蒸餾水，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍，則可以證明有氮化鎂生成．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應，所以鎂和氮氣反應必須將空氣中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥純凈的N₂，濃硫酸作用是除去水蒸氣，濃氫氧化鈉是除去空氣中二氧化碳，灼熱的鐵粉是為了除去空氣中氧氣．
（2）根據(jù)先除雜后干燥的原理及固體加熱試管必須干燥的原理可將裝置進行排序．氣體參與的物質制備實驗中裝置的連接一般順序是：制備氣體→除雜→干燥→制備→尾氣處理；
（3）因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧同鎂反應，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
（4）取適量產(chǎn)物放入試管中，滴加蒸餾水，將潤濕的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍，則可以證明有氮化鎂生成．

解答 解：（1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應，所以鎂和氮氣反應必須將空氣中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥純凈的N₂，濃硫酸作用是除去水蒸氣，濃氫氧化鈉是除去空氣中二氧化碳，灼熱的鐵粉為了除去空氣中氧氣，
故答案為：B、D；為了除去空氣中的氧氣；
（2）氣體參與的物質制備實驗中裝置的連接一般順序是：制備氣體→除雜→干燥→制備→尾氣處理，所以除去空氣中的O₂、CO₂、H₂O制備氮化鎂，裝置連接順序是，j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a），
故答案為：j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
（3）因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧同鎂反應，而使氮化鎂中混入氧化鎂，導致結果比理論值偏大，
故答案為：大；由于鎂全部本該生成氮化鎂，裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧氣與裝置A中的鎂粉反應，使部分鎂生成了氧化鎂；
（4）依據(jù)氮化鎂和水反應生成氨氣，方程式為 Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產(chǎn)物是氮化鎂，
故答案為：取適量產(chǎn)物放入試卷中，滴加蒸餾水，將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍，則可以證明有氮化鎂生成．

點評 本題考查了物質實驗室制備原理和裝置選擇，實驗步驟的設計分析判斷，物質性質的應用是解題關鍵，要理清題意，分析各個裝置的具體作用，題目難度中等．