Question

【題目】鎂在空氣中燃燒除生成MgO外，還可能生成Mg3N2。某校化學(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?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán) 的氣體，該氣體的化學(xué)式為__________，說(shuō)明固體中含有Mg3N2，生成該氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________________________。

（2）乙組同學(xué)為測(cè)定Mg3N2含量，用圖示裝置進(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(duì)A加熱的目的是______________________________________。已知加入的固體質(zhì)量為4.0g，最終C裝置增重ag，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(cè)定結(jié)果偏高，理由是__________________________________________________________________________________________________。

有的同學(xué)認(rèn)為乙組同學(xué)的測(cè)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(guò)濾、洗滌、干燥，并

灼燒固體至恒重，測(cè)得其質(zhì)量為4.08g。上述過(guò)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(wèn)題，其原理是將含鎂礦石粉（含氧化鎂）與 銨鹽混合,經(jīng)過(guò)煅燒、水溶、過(guò)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與含鎂礦石粉煅燒的化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】NH3 Mg3N2 + 6H2O = 3Mg（OH）2 + 2NH3↑ 吸收生成的NH3 將裝置A中反應(yīng)產(chǎn)生的NH3全部驅(qū)趕到裝置C中 C裝置的兩側(cè)無(wú)干燥裝置，NH3中的水蒸氣以及外部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(guò)濾器中的沉淀上加蒸餾水至完全浸沒沉淀，待水全部流出后，重復(fù)操作2~3次 10% （NH4）2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2O

【解析】

(1)能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(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(duì)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(duì)應(yīng)g Mg3N2。

(3)A裝置中產(chǎn)生的NH3會(huì)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(cè)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(wú)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(huì)造成測(cè)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(lái)的MgO(Mg3N2～3Mg(OH)2～3MgO)，

Mg3N2→ 3MgO △m（固體增重）

100g 120g 20g

m（Mg3N2） 0.08g

100g：20g= m（Mg3N2）：0.08g，解得m（Mg3N2）=0.4g

故鎂在空氣中燃燒后生成的固體中Mg3N2的質(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。