题目内容

7.现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2).已知实验中可能会发生下列反应:
①2Mg+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO;②3Mg+N2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg3N2;③2Mg+CO2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C;④Mg+H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H2↑; ⑤Mg3N2+6H2O═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、D、E外,还应选择的装置有BF(填字母代号),选择装置D目的为D的目的是除去空气中的CO2,避免反应③发生;
(2)通气后,应先点燃F处的酒精灯;如果同时点燃A、F装置的酒精灯,将会使实验结果偏低(填“偏高”或“偏低”)原因如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时,氧气不能除尽,导致氧同镁反应,而使氮化镁中混入氧化镁
(3)请设计一个实验,验证产物是Mg3N2,写出操作步骤、现象和结论: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..

分析 (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,还原铁粉是为了除去空气中氧气;
(2)通气后,先排除空气中的杂质,所以应该先点燃F;因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应,如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时,氧气不能除尽,导致氧同镁反应,而使氮化镁中混入氧化镁;
(3)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B的作用是除去水蒸气,浓氢氧化钠D是除去空气中二氧化碳,还原铁粉F是为了除去空气中氧气,故除了装置A、D、E外,还应选择的装置有BF;D 目的是除去空气中的CO2,避免反应③发生.
故答案为:BF;D的目的是除去空气中的CO2,避免反应③发生;
(2)通气后,先排除空气中的杂质,所以应该先点燃F;因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应,如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时,氧气不能除尽,导致氧同镁反应,而使氮化镁中混入氧化镁,则会使得Mg3N2的产量偏低.
故答案为:F;偏低;如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时,氧气不能除尽,导致氧同镁反应,而使氮化镁中混入氧化镁;
(3)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: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.

点评 本题考查了物质实验室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关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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2.过氧化钠是一种淡黄色固体,它能与二氧化碳反应生成氧气,在潜水艇中用作制氧剂,供人类呼吸之用.它与二氧化碳反应的化学方程式为:2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2.某学生为了验证这一实验,以足量的大理石、足量的盐酸和1.95克过氧化钠样品为原料,制取O2,设计出如下实验装置:

(1)A中制取CO2的装置,应从下列图①、②、③中选哪个图:②
 
B装置的作用是吸收A装置中产生的盐酸酸雾,C装置内可能出现的现象是白色固体变蓝色.为了检验E中收集到的气体,在取出集气瓶后,用带火星的木条伸入集气瓶内,木条会出现复燃.
(2)若E中的石灰水出现出现轻微白色浑浊,请说明原因:未反应的二氧化碳与石灰水反应所致.
(3)若D中的1.95g过氧化钠样品接近反应完毕时,你预测E装置内有何现象?E中石灰水的白色浑浊明显增加,瓶内液面的下降接近停止.
(4)反应完毕时,若测得E中的集气瓶收集到的气体为250mL,又知氧气的密度为1.43g/L,当装置的气密性良好的情况下,实际收集到的氧气体积比理论计算值小(答大或小),相差约30mL(取整数值,所用数据均在标准状况下测定),这是由于Na2O2可能含有其它杂质,D装置可能有氧气未被排出.
(5)你认为上述A---E的实验装置中,E部分是否安全、合理?E是否需要改为下列四项中的哪一项:乙.(用甲、乙、丙、丁回答)

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