Question

【題目】氮化鎂是一種應(yīng)用范圍非常廣泛的無(wú)機(jī)化合物，它可用于制備高硬度、高熱導(dǎo)、抗腐蝕、抗磨損和耐高溫的其它元素的氮化物，制備特殊的陶瓷材料等。某校化學(xué)研究小組用鎂與氮?dú)夥磻?yīng)制備氮化鎂（Mg3N2），并用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定氮化鎂的純度。

I．制備氮化鎂

【查閱資料】

①(NH4)2SO4+2NaNO22N2↑+Na2SO4+4H2O，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

②飽和硫酸亞鐵溶液能吸收氧氣；稀硫酸能吸收氨氣。

③在常溫下或溫度不高的條件下鎂幾乎與水不反應(yīng)。

【實(shí)驗(yàn)】

制備氮化鎂的裝置示意圖如下

（1）D裝置的作用是______________，G裝置的作用是______________。

（2）E裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行_____________（選填“A”或“E”）處加熱，理由是________________。

II．測(cè)定氮化鎂的含量

氮化鎂是淺黃色粉末，極易與水反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀和NH3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________，氮化鎂（Mg3N2）中氮元素的化合價(jià)是______________。

【定性分析】，

步驟一:取少量氮化鎂樣品于試管中加足量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成。

步驟二:棄去上層清液，加入稀鹽酸，觀察到沉淀全溶且冒氣泡。該步驟中產(chǎn)生氣泡的化學(xué)方程式為______________________。

【定量測(cè)定】按下圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

：

（4）取氮化鎂樣品16g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，I裝置增重3.4g，求該樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）。

（5）球形干燥管的作用是________________。

Answer 1

【答案】(1) 吸收水蒸氣（或干燥氨氣）,防止空氣中氧氣進(jìn)入E裝置(2)3Mg+N2 Mg3N2 (3) A ,排盡裝置內(nèi)的空氣 Ⅱ.測(cè)定氮化鎂含量 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑,-3

【定性分析】Mg+2HCl=MgCl2+H2↑。

【定量測(cè)定】（4）計(jì)算樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 62.5﹪

（5）充分反應(yīng)，防止倒吸。

【解析】

試題分析：（1）D裝置中的濃硫酸，濃硫酸具有吸水性，能做干燥劑，故是起吸收水蒸汽的作用；空氣中含有氧氣，氧氣能與鎂反應(yīng)，故G裝置的主要作用是防止空氣中氧氣進(jìn)入E裝置；

（2）鎂與氮?dú)庠邳c(diǎn)燃的條件生成氮化鎂，即E裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Mg+N2Mg3N2；

（3）由于裝置中含有氧氣，氧氣能與氮?dú)夥磻?yīng)，故要先加熱A裝置，目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，以免發(fā)生干擾；

II．測(cè)定氮化鎂的含量：根據(jù)描述可知氮化鎂與水反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀和NH3，故反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3；根據(jù)“在化合物中，正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零”的原則，已知鎂的化合價(jià)為+2價(jià)， 設(shè)氮元素的化合價(jià)為x，則（+2）×3+2x =0，解得x= -3 ；

【定性分析】取少量氮化鎂樣品于試管中加足量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成，可知生成了氨氣；棄去上層清液，加入稀鹽酸，觀察到沉淀全溶且冒氣泡。根據(jù)質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變可知，由于氮化鎂中不含碳元素，故不可能生成碳酸鎂。先加入稀鹽酸發(fā)生了氣泡，故沉淀一定是鎂，鎂與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和氫氣：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；

【定量測(cè)定】（4）取氮化鎂樣品16g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，I裝置增重3.4g。稀硫酸能吸收氨氣，故I裝置增重的質(zhì)量即為氮化鎂與水反應(yīng)生成的氨氣的質(zhì)量。氨氣中氮元素的質(zhì)量=3.4g×14／17 ×100% =2.8g ；根據(jù)質(zhì)量守恒定律化學(xué)反應(yīng)前后元素的質(zhì)量不變，即氮化鎂中氮元素的質(zhì)量為2.8g，

那么氮化鎂的質(zhì)量=2.8g÷28／100 ×100% =10g

該樣品中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=10g／16g ×100% =62.5% ；

（5）球形干燥管的主要作用是使稀硫酸與氨氣充分反應(yīng)，并可起防止倒吸的作用。