题目内容

某学校初三兴趣小组利用如下装置（部分固定装置己略去）制备氮化钙，并探究其化学式．请你参与探究并回答下列问题．

[查阅资料]钙是一种化学性质非常活泼的金属，易与氧气、水等发生反应，加热时能与氮气化合，钙在空气中燃烧还会生成过氧化钙（CaO₂）．
（1）检查该装置装置气密性的方法是

．
（2）反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是

．
（3）制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞K通入氮气；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后，先熄灭酒精灯，继续通氮气至玻璃管冷却到室温后再关闭活塞K；④拆除装置，取出产物．
（4）数据记录如下：

硬质玻璃管质量	反应前硬质玻璃管与管内物质总质量	反应后硬质玻璃管与管内物质总质量
120.0g	123.0g	123.7g

（5）实验数据处理与反思：
①若氮化钙的化学式为Ca_xN_y，则通过上述数据可计算得到其中x：y=

．
②点燃酒精灯前先通一会儿N₂的目的是

．
③若第③步操作停止加热后不继续通气至室温，可能的后果是

．

分析：（1）利用装置内空气受热时膨胀，若在插入水中的导管末端观察到气泡冒出，且在停止受热后又出现导管内形成一段水柱的现象，可检测装置的气密性；
（2）反应产生的尾气氮气不能与水反应也不能溶于水，把导管插入水中可以防止空气从导管进入装置而造成氧气与钙发生反应；
（5）为防止钙与空气中氧气等发生反应，制备氮化钙时应先通入氮气排出装置内空气，然后点燃酒精灯加热进行反应；待反应结束后，为防止水倒流，在将导管从试管内水中撤出前应继续通入氮气，撤出导管后再熄灭酒精灯；最后拆除装置，取出产物；由实验数据表中数据的差，计算参加反应钙的质量及生成氮化钙的质量，由两物质的质量计算氮化钙化学式中x：y的值．

解答：解：（1）将活塞k关闭，将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬玻璃管，管内空气受热膨胀，若在导管末端观察到有气泡冒出，且在撤去酒精灯冷却后，装置内气体体积减小，导管内形成一段水柱时，可判断装置气密性良好；
（2）导管插入水中，可以防止空气从导管进入装置而与钙发生反应，所以，反应过程中末端导管必须插入试管M的水中目的是：液封，防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置；
（5）①参加反应钙的质量=123.0g-120.0g=3.0g，反应生成氮化钙中氮元素的质量=123.7g-123.0g=0.7g；
氮化钙的化学式为Ca_xN_y，可知钙元素和氮元素的质量比为：

40×x

14×y

3.0g

0.7g

x：y=3：2；
②点燃酒精灯前先通一会儿N₂的目的是排尽装置内空气，防止空气内氧气与钙反应；
③为防止试管内的水倒流，反应结束后，需要继续通入氮气，将末端导管从试管A中撤出水面，再熄灭酒精灯；若第③步操作停止加热后不继续通气至室温，可能的后果是试管内的水倒吸．
故答案为：（1）按图装配好仪器，关闭活塞k，将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬玻璃管，若导管末端有气泡冒出，撤去酒精灯冷却后，在导管内形成一段水柱，则证明装置的气密性良好；
（2）防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置与钙反应；
（5）①x：y=3：2； ②排尽装置内空气，防止空气内氧气与钙反应；③导管内水产生倒吸．

点评：根据实验装置图，分析实验各装置的作用，理解兴趣小组同学制备氮化钙的实验方法，是解答本问题的基础．