Question

5．氮化鎂（Mg₃N₂）是一種黃綠色粉末，可用于制造特殊陶瓷材料、催化劑等，可由金屬鎂和純凈的氮?dú)夥磻?yīng)制得，某化學(xué)興趣小組同學(xué)利用如圖所示裝置來(lái)制備少量的Mg₃N₂．

已知Mg₃N₂易與水反應(yīng)，有關(guān)反應(yīng)方程式為Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑．
回答下列問(wèn)題：
（1）裝置A中反應(yīng)容器的名稱為錐形瓶．
（2）裝置B中的試劑為堿石灰，裝置F的作用是防止空氣中水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管E中．
（3）裝置C、E均需要加熱，應(yīng)先加熱C，理由是使C中產(chǎn)生的氮?dú)馀懦鯡中的空氣．
（4）裝置C中的現(xiàn)象是黑色的氧化銅逐漸變紅，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂↑+3H₂O．
（5）若C中NH₃的轉(zhuǎn)化率不高，易產(chǎn)生的問(wèn)題是D中發(fā)生倒吸現(xiàn)象，解決方法是在C、D之間加上一個(gè)緩沖瓶．
（6）若實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將裝置E中固體全部取出，稱量為ag，向其中依次加入足量的稀鹽酸和NaOH溶液，充分反應(yīng)后過(guò)濾、洗滌、干燥，最后得沉淀bg，則產(chǎn)品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$．

Answer 1

分析 （1）由裝置A中反應(yīng)容器為錐形瓶；
（2）（3）A裝置制備氨氣，B中堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與CuO反應(yīng)生成制備氮?dú)猓珼中濃硫酸干燥氮?dú)�，E裝置中氮?dú)馀cMg反應(yīng)生成氮化鎂，加熱條件下裝置中氧氣與Mg反應(yīng)生成MgO，應(yīng)下用氮?dú)馀疟M裝置內(nèi)空氣后再制備氮化鎂，F(xiàn)防止空氣中水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管E，避免氮化鎂發(fā)生水解；
（4）裝置C中的現(xiàn)象是黑色的氧化銅逐漸變紅，說(shuō)明生成Cu，氨氣被氧化生成氮?dú)�，還還生成水；
（5）D中濃硫酸會(huì)吸收氨氣，可能發(fā)生倒吸；
（6）最終達(dá)到沉淀bg為氫氧化鎂的質(zhì)量，根據(jù)Mg元素守恒計(jì)算產(chǎn)品中Mg元素質(zhì)量，再計(jì)算N元素質(zhì)量，根據(jù)N原子守恒計(jì)算氮化鎂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算產(chǎn)品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）由裝置A中反應(yīng)容器為錐形瓶，故答案為：錐形瓶；
（2）A裝置制備氨氣，B中堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與CuO反應(yīng)生成制備氮?dú)�，D中濃硫酸干燥氮?dú)猓珽裝置中氮?dú)馀cMg反應(yīng)生成氮化鎂，加熱條件下裝置中氧氣與Mg反應(yīng)生成MgO，應(yīng)下用氮?dú)馀疟M裝置內(nèi)空氣后再制備氮化鎂，F(xiàn)防止空氣中水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管E，避免氮化鎂發(fā)生水解，
故答案為：堿石灰；防止空氣中水蒸氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管E中；
（3）裝置C、E均需要加熱，應(yīng)先加熱C后加熱E，理由是：使C中產(chǎn)生的氮?dú)馀懦鯡中的空氣，防止生成氧化鎂，
故答案為：C；使C中產(chǎn)生的氮?dú)馀懦鯡中的空氣；
（4）裝置C中的現(xiàn)象是黑色的氧化銅逐漸變紅，說(shuō)明生成Cu，氨氣被氧化生成氮?dú)猓�還還生成水，反應(yīng)方程式為：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂↑+3H₂O，
故答案為：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂↑+3H₂O；
（5）若C中NH₃的轉(zhuǎn)化率不高，D中濃硫酸會(huì)吸收氨氣，容易發(fā)生倒吸，解決方法是：在C、D之間加上一個(gè)緩沖瓶，
故答案為：D中發(fā)生倒吸現(xiàn)象；在C、D之間加上一個(gè)緩沖瓶．
（6）最終達(dá)到沉淀bg為氫氧化鎂的質(zhì)量，根據(jù)Mg元素守恒，產(chǎn)品中Mg元素質(zhì)量為bg×$\frac{24}{58}$，則產(chǎn)品中N元素質(zhì)量為（a-$\frac{24}{58}$b）g，根據(jù)N原子守恒，氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[$\frac{（a-\frac{24}{58}b）g}{14g/mol}$×$\frac{1}{2}$×100g/mol]÷ag=$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$，
故答案為：$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)含量測(cè)定等，關(guān)鍵是對(duì)制備原理與各裝置的理解，注意制備中避免水解及雜質(zhì)生成，題目綜合考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移運(yùn)用、分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ�，掌握元素化合物性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)制備原則．