Question

2．已知：镁在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁（Mg₃N₂），氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气．
（1）写出氮化镁与水反应的化学方程式Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（2）a 克镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m为$\frac{25a}{18}$＜m＜$\frac{5a}{3}$（用含a 的式子表示m 的取值范围）；
（3）某学生对该混合物中氮化镁的质量分数进行测定，设计如下实验装置．

【查阅资料】Ⅰ．碱石灰是固体氧化钙和氢氧化钠的混合物，常用作干燥剂，不与NH₃ 反应．
Ⅱ．2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄
Ⅲ．NH₃ 是一种极易溶于水的气体．
【实验步骤】①检查装置的气密性；②精确称量镁在空气中燃烧后的固体5.00g 放入锥形瓶中，称量装置C，连接好装置；③关闭活塞K，打开A 中分液漏斗活塞，逐滴加入水，至样品恰好完全反应；④打开活塞K，鼓入空气；⑤再次称量装置C，装置C 增重0.34g．
请回答：
（一）装置B 的作用是吸收水蒸气；
（二）装置D 的作用是防止空气中的水蒸气进入C装置中；
（三）实验步骤④中鼓入空气的目的是使生成的氨气完全被浓硫酸吸收；
（四）固体混合物中Mg₃N₂的质量分数为20%；
（五）实验证明此方法测定的结果偏低，可能原因是部分氨气溶于水中（写一条）．

Answer 1

分析 根据反应物、生成物、反应条件及其质量守恒定律可以书写反应的化学方程式；
根据提供的数据可以进行相关方面的计算；
碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳．

解答 解：（1）氮化镁与水反应的化学方程式为：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（2）设ag镁和氧气反应生成的氧化镁的质量为x，ag镁和氮气反应生成氮化镁的质量为y，
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，
 48                     80       72                    100
 ag                      x         ag                     y
$\frac{48}{ag}=\frac{80}{x}$，$\frac{72}{ag}=\frac{100}{y}$，
x=$\frac{5a}{3}$g，y=$\frac{25a}{18}$g，
因此ag镁在空气中完全燃烧生成固体的总质量m为：$\frac{25a}{18}$＜m＜$\frac{5a}{3}$；
（一）装置B的作用是吸收水蒸气；
（二）装置D的作用是防止空气中的水蒸气进入C装置中；
（三）实验步骤④中鼓入空气的目的是使生成的氨气完全被浓硫酸吸收；
（四）设氮化镁的质量为z，
装置C增重0.34g，说明生成了0.34g氨气，
Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑，
 100                                         34
  z                                         0.34g
$\frac{100}{z}=\frac{34}{0.34g}$，
z=1g，
固体混合物中Mg₃N₂的质量分数为：$\frac{1g}{5g}$×100%=20%；
（五）实验证明此方法测定的结果偏低，可能原因是部分氨气溶于水中．
故填：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；$\frac{25a}{18}$＜m＜$\frac{5a}{3}$；吸收水蒸气；防止空气中的水蒸气进入C装置中；使生成的氨气完全被浓硫酸吸收；20%；部分氨气溶于水中．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．