Question

10．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量纯净的氮化镁（Mg₃N₂）．已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO；  ②3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂；  ③2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+C；
④Mg+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂↑；  ⑤Mg₃N₂+6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑．
可供选择的装置和药品如图所示（镁粉、还原铁粉均已干燥；装置内所发生的反应是完全的；整套装置的末端与干燥管相连）．

回答下列问题：
（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置（填字母代号）BDF，
其目的分别是（可不填满）：
选择B，目的是目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；
选择D，目的是目的是除去空气中的CO₂，避免反应③发生；
选择F，目的是目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生；
选择无，目的是无．
（2）连接并检查实验装置的气密性．实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的空气储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是（填字母代号）：i→j→h→g→d→c→k→l→a→b．
（3）通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响？制得的氮化镁不纯，原因是因为A装置没有排完空气前就加热会使空气中的氧气、CO₂、水蒸气等与镁反应生成其他物质．
（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁：将产物取少量置于试管中，加入适量水并加热．将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若试纸变蓝，则说明产物中含有Mg₃N₂，若试纸不变蓝，则不含有Mg₃N₂．

Answer 1

分析 本题是在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量纯净的氮化镁，为了保证产品的纯度，需要除去空气中的氧气、二氧化碳及水气，分别利用还原铁粉、氢氧化钠溶液及浓硫酸完成，产品的检验可利用氮化镁的性质⑤来设计实验操作，据此可作答；
（1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O₂、CO₂、H₂O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥纯净的N₂，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气（2）根据镁和氮气反应必须除去空气中的水蒸气、氧气和二氧化碳除，先除去二氧化碳杂质气体然后除去水蒸气，最后除去氧气解答；
（3）根据没有排完空气就加热会让空气中的氧气、氮气和水与镁反应生成其他物质；
（4）取适量产物放入试管中，滴加蒸馏水，将润湿的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成．

解答 解：（1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O₂、CO₂、H₂O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥纯净的N₂，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气；
故答案为：B，目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；D，目的是除去空气中的CO₂，避免反应③发生；F，目的是除去空气中的氧气，避免反应①发生；
（2）除去水蒸气选用浓硫酸，除去氧气用能与空气中氧气反应的物质即可，除去二氧化碳用氢氧化钙溶液吸收，但要先除去二氧化碳再干燥然后除去氧气，故答案为：h→g→d→c→k→l→a→b；
（3）A没有排完空气就加热会让空气中的氧气、氮气和水与镁反应生成其他物质，
故答案为：制得的氮化镁不纯；因为A装置没有排完空气前就加热会使空气中的氧气、CO₂、水蒸气等与镁反应生成其他物质；
（4）依据氮化镁和水反应生成氨气，方程式为 Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，
故答案为：将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁，若试纸不变蓝，则不含有Mg₃N₂．

点评 本题考查了物质制备原理和装置选择，实验步骤的设计分析判断、物质性质的应用是解题的关键，题目难度中等．