Question

18．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖裝置（部分固定裝置略）制備氮化鈣（Ca₃N₂），并探究其實(shí)驗(yàn)式．

（1）按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢查裝置的氣密性，方法是關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱．冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，則說明裝置氣密性良好．
（2）反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須始終插入試管A的水中，目的是防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入反應(yīng)管．
（3）制備氮化鈣的操作步驟是：①打開活塞K并通入N₂；②點(diǎn)燃酒精燈，進(jìn)行反應(yīng)； ③反應(yīng)結(jié)束后，防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入反應(yīng)管；④拆除裝置，取出產(chǎn)物．
（4）上述步驟①中通入N₂-段時間后再點(diǎn)燃酒精燈原因是氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，可以防止鈣與裝置中的氧氣或二氧化碳、水等反應(yīng)，裝置中干燥管后的U形管的作用是防倒吸．
（5）數(shù)據(jù)記錄如表：

空瓷舟質(zhì)量m0/g	瓷舟與鈣的質(zhì)量m1/g	瓷舟與產(chǎn)物的質(zhì)量m2/g
14.80	15.08	15.15

①計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)式CaxN₂，其中x=$\frac{14}{5}$．
②若通入的N₂中混有少量O₂，請比較x與3的大小，并給出判斷依據(jù)：O₂和N₂分別與等量的Ca反應(yīng)，生成CaO的質(zhì)量高于Ca₃N₂．若通入的N₂中混有少量的O₂，會導(dǎo)致計(jì)算出n（N）偏大，所以 $\frac{n（Ca）}{n（N）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)檢查裝置的氣密性的常用方法；
（2）要保證整個裝置不能混入其他氣體；
（3）一定要使玻璃管冷卻后再停止通入氣流；
（4）鈣是活潑金屬，能與空氣中的水、二氧化碳等反應(yīng)，裝置中干燥管后的U形管可防倒吸，據(jù)此答題；
（5）要確定X值必須求出鈣和氮的原子個數(shù)比，根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)可做如下計(jì)算
①m（Ca）=（15.08-14.80）g=0.28g，m（N）=（15.15-15.08）g=0.07g，則n（Ca）：n（N）=$\frac{0.28}{40}$：$\frac{0.07}{14}$=7：5，據(jù)此計(jì)算x；
②若通入的N₂中混有少量O₂，則產(chǎn)物中就有可能混有了CaO，而Ca₃N₂中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.08%，CaO中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.43%，所以產(chǎn)物中混有了CaO會導(dǎo)致鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，x的值偏�。�

解答 解：（1）關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱．冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，則說明裝置氣密性良好，
故答案為：關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱．冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，則說明裝置氣密性良好；
（2）防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入反應(yīng)管，故答案為：防止反應(yīng)過程中空氣進(jìn)入反應(yīng)管；
（3）熄滅酒精燈，待反應(yīng)管冷卻至室溫，停止通入N₂，并關(guān)閉活塞K，故答案為：熄滅酒精燈，待反應(yīng)管冷卻至室溫，停止通入N₂，并關(guān)閉活塞K；
（4）鈣是活潑金屬，能與空氣中的水、二氧化碳等反應(yīng)，所以在通入N₂-段時間后再點(diǎn)燃酒精燈，用氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，可以防止鈣與裝置中的氧氣或二氧化碳、水等反應(yīng)，裝置中干燥管后的U形管可防倒吸，
故答案為：氮?dú)馀疟M裝置中的空氣，可以防止鈣與裝置中的氧氣或二氧化碳、水等反應(yīng)；防倒吸；
（5）①m（Ca）=（15.08-14.80）g=0.28g，m（N）=（15.15-15.08）g=0.07g，則n（Ca）：n（N）=$\frac{0.28}{40}$：$\frac{0.07}{14}$=7：5，則x=$\frac{14}{5}$，
故答案為：$\frac{14}{5}$；
②O₂和N₂分別與等量的Ca反應(yīng)，生成CaO的質(zhì)量高于Ca₃N₂．若通入的N₂中混有少量的O₂，會導(dǎo)致計(jì)算出n（N）偏大，所以 $\frac{n（Ca）}{n（N）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3，
故答案為：O₂和N₂分別與等量的Ca反應(yīng)，生成CaO的質(zhì)量高于Ca₃N₂．若通入的N₂中混有少量的O₂，會導(dǎo)致計(jì)算出n（N）偏大，所以 $\frac{n（Ca）}{n（N）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3．

點(diǎn)評 本題主要考查學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技能和處理問題的能力，以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和誤差分析判斷的能力．