Question

【题目】氮化镁(Mg3N2)在工业上应用广泛，通常条件下为黄绿色粉末，极易与水反应，常用作接触媒。

I.氮化镁的制备 下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的实验方案示意图（实验前系统内的空气已排除。图中箭头表示气体的流向）。

甲.

乙.

（1）Mg3N2的电子式为___________，甲同学的实验方案不能顺利制得氮化镁，原因为________ （用化学方程式表示）。

（2）乙同学方案中NaOH固体的作用为_____________________________________________。

（3）丙同学利用空气中含有大量N2的事实，用以下装置设计了另外一种制备氮化镁的方案 (夹持装置略去)：

①按气流由左到右的方向，上述装置合理的连接顺序为____________(填接口字母)；

②装置B的作用为___________，装置D的作用为__________________________。

Ⅱ.定性分析产物

操作步明	实验现象	解释原因
取少量产品于试管中，加适量蒸馏水	试管底部有固体不溶物，有剌激性气味的气体产生	（4）反应的化学方程式为___________
		.
弃去上层淸液，加入足量稀盐酸	观察到固体全部溶解，且有气泡冒出	（5）气泡冒出的原因为_____________

Ⅲ.定量测定氮化镁纯度

i.称取4.0 g反应后的固体，加入足量水，将生成的气体全部蒸出并通入100.00mL 1.00 mol/L盐酸中，充分反应后，将所得溶液稀释到200.00mL；

ii.取20.00 mL稀释后的溶液，用0.2 mol/L NaOH标准溶液滴定过量的盐酸，达到终点时消耗标准溶液25.00 mL。

（6）产物中氮化镁的质量分数为_______________。

Answer 1

【答案】 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 或NH3 + H2SO4 = NH4HSO4 固体NaOH溶于浓氨水后，放出大量的热，促使NH3的挥发；溶液中OH-浓度的增加，使NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-向生成NH3的方向移动 i-g-h-a-b-e-f-d-c 防止外界空气进入装置C使Mg3N2变质 吸收空气中的CO2和H2O，防止与镁反应 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑ 未反应的镁与盐酸反应产生氢气 62.5%

【解析】（1）氮化镁（Mg3N2）是离子化合物，则其电子式为：；甲同学的实验方案中制得的氨气用浓硫酸进行干燥，会发生反应：2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 或NH3 + H2SO4 = NH4HSO4，则后面不能顺利制得氮化镁；（2）乙同学方案中利用NaOH固体与浓氨水作用制取氨气，NaOH固体的作用为固体NaOH溶于浓氨水后，放出大量的热，促使NH3的挥发；溶液中OH-浓度的增加，使NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-向生成NH3的方向移动，从而得到氨气；（3）①根据图中给出装置，制备氮化镁的方案：E装置利用水将集气瓶中的空气排入到D装置干燥和收空CO2后，气体在A装置中除氧气，剩下主要成分为氮气进行C装置与镁反应，最后用B装置防止空气进入装置C，按气流由左到右的方向，上述装置合理的连接顺序为i-g-h-a-b-e-f-d-c；②装置B的作用为防止外界空气进入装置C使Mg3N2变质；装置D的作用为吸收空气中的CO2和H2O，防止与镁反应；（4）产品氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，反应的化学方程式为：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑；（5）试管底部有固体不溶物，弃去上层淸液，加入足量稀盐酸，观察到固体全部溶解，且有气泡冒出，是因为未反应的镁与盐酸反应产生氢气；（6）20.00 mL稀释后的溶液，消耗 NaOH的物质的量为：0.2 mol/L×0.025L=0.005mol，则200.00mL溶液消耗NaOH的物质的量为： 0.05mol，故产生的氨气的物质的量为n(HCl)-n(NaOH)=0.1L×1.00mol/L-0.05mol=0.05mol，根据反应Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑，设产物中氮化镁的质量分数为x，则有=，解得x= 62.5%。