Question

【题目】氮化镁是一种应用范围非常广泛的无机化合物，它可用于制备高硬度、高热导、抗腐蚀、抗磨损和耐高温的其它元素的氮化物，制备特殊的陶瓷材料等。某校化学研究小组用镁与氮气反应制备氮化镁（Mg3N2），并用实验方法测定氮化镁的纯度。
I．制备氮化镁
【查阅资料】
①(NH4)2SO4+2NaNO2 2N2↑+Na2SO4+4H2O，该反应为放热反应。
②饱和硫酸亚铁溶液能吸收氧气；稀硫酸能吸收氨气。
③在常温下或温度不高的条件下镁几乎与水不反应。
【实验】
制备氮化镁的装置示意图如下

（1）D装置的作用是 ， G装置的作用是。
（2）E装置中发生反应的化学方程式为。
（3）实验时先进行（选填“A”或“E”）处加热，理由是。
（4）II．测定氮化镁的含量
氮化镁是浅黄色粉末，极易与水反应生成Mg(OH)2沉淀和NH3 ， 反应的化学方程式为 ， 氮化镁（Mg3N2）中氮元素的化合价是。
（5）【定性分析】，
步骤一:取少量氮化镁样品于试管中加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口闻到有刺激性气味的气体生成。
步骤二:弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全溶且冒气泡。该步骤中产生气泡的化学方程式为。
（6）【定量测定】按下图实验装置进行实验
：
取氮化镁样品16g进行实验，I装置增重3.4g，求该样品中氮化镁的质量分数（请写出计算过程）。
（7）球形干燥管的作用是。

Answer 1

【答案】
（1）吸收水蒸气（或干燥氨气）,防止空气中氧气进入E装置
（2）3Mg+N2 Mg3N2
（3）A,排尽装置内的空气
（4）Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑,-3
（5）Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
（6）解：取氮化镁样品16g进行实验，I装置增重3.4g。稀硫酸能吸收氨气，故I装置增重的质量即为氮化镁与水反应生成的氨气的质量。氨气中氮元素的质量=3.4g×14／17 ×100% =2.8g ；根据质量守恒定律化学反应前后元素的质量不变，即氮化镁中氮元素的质量为2.8g，

那么氮化镁的质量=2.8g÷28／100 ×100% =10g

该样品中氮化镁的质量分数=10g／16g ×100% =62.5%

（7）充分反应,防止倒吸
【解析】（1）D装置中的浓硫酸，浓硫酸具有吸水性，能做干燥剂，故是起吸收水蒸汽的作用；空气中含有氧气，氧气能与镁反应，故G装置的主要作用是防止空气中氧气进入E装置；
（2）镁与氮气在点燃的条件生成氮化镁，即E装置中发生反应的化学方程式为：3Mg+N2 Mg3N2；
（3）由于装置中含有氧气，氧气能与氮气反应，故要先加热A装置，目的是排尽装置内的空气，以免发生干扰；

II．测定氮化镁的含量：根据描述可知氮化镁与水反应生成Mg(OH)2沉淀和NH3，故反应的化学方程式表示为：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑；根据“在化合物中，正负化合价的代数和为零”的原则，已知镁的化合价为+2价， 设氮元素的化合价为x，则（+2）×3+2x =0，解得x= -3 ；

【定性分析】取少量氮化镁样品于试管中加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口闻到有刺激性气味的气体生成，可知生成了氨气；弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全溶且冒气泡。根据质量守恒定律化学反应前后元素的种类不变可知，由于氮化镁中不含碳元素，故不可能生成碳酸镁。先加入稀盐酸发生了气泡，故沉淀一定是镁，镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；

【定量测定】球形干燥管的主要作用是使稀硫酸与氨气充分反应，并可起防止倒吸的作用。

（1）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置C除去氧气（及氮氧化物）、D干燥氮气，防止对E装置反应的影响；装置G防止空气中氧气进入E装置;（2）装置E中氮气与镁反应生成氮化镁；（3）进行实验时先进行A处加热，为了排尽空气，防止镁和空气发生反应；（4）
氮化镁和水是反应物，生成了Mg(OH)2沉淀和NH3，据此书写化学方程式；在化合物中，正负化合价的代数和为零；根据氮化镁水解生成氢氧化镁沉淀与氨气，氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此设计证明有氮化镁生成；若Mg有剩余，将上述反应后的上清液去掉，加入盐酸，有气泡生成，说明有Mg剩余解答；（4）根据I装置增重3.4克为氨气的质量，利用化学方程式分析解答；（5）根据球形干燥管的作用是充分反应，防倒吸解答．