Question

13．化学兴趣小组同学在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg₃N₂）．经查阅资料，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{\;高温\;}}{\;}$MgO+H₂↑
⑤Mg₃N₂+6H₂O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$3Mg（OH）₂+2NH₃↑
请你选择图中所需要的装置和药品进行实验，其中还原铁粉在加热条件下易与氧气发生反应，装置内所发生的反应都是完全的．

回答下列问题；
（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置是（填字母代号）：BDF．选择这些装置的目的分别是：
①选择装置B，目的是除去空气中的水蒸气；
②选择装置D，目的是除去空气中的CO₂；
③选择装置F，目的是除去空气中的O₂；
（2）连接并检查实验装置的气密性．实验开始时，打开自来水的开关使水流入装置E中，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则空气流经导管的顺序是（填字母代号）：j→h，g→d，c→k，l→a．
（3）通气后如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果产生的影响是制得的氮化镁不纯，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，验证产物生成了氮化镁：将产物取少量置于试管中，加入适量热水中，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．
（5）反思：同学们对查阅资料的反应②和③进行分析，对燃烧有了重新的认识是燃烧不一定需要氧气．如果在测定空气中氧气的体积含量时，把过量的红磷改为过量的镁带通过燃烧来测定，测定的结果大于（填“大于”、“等于”或“小于”）$\frac{1}{5}$体积．

Answer 1

分析 （1）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，除去水蒸气选用浓硫酸，除去氧气用能在空气中一定条件下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进行分析；
（2）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进行分析；
（3）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；
（4）根据题中所给信息反应⑤进行分析解答；
（5）根据镁不但能和氧气反应，还能和氮气、水蒸气反应进行分析．

解答 解：（1）镁和氮气反应必须除去空气中的水蒸气、氧气和二氧化碳，除去水蒸气选用浓硫酸，除去氧气用能在空气中燃烧的物质即可，除去二氧化碳用氢氧化钙溶液吸收，所以：①选择B，目的：除去空气中的水蒸气；
②选择D，目的：除去空气中的CO₂；
③选择F，目的：除去空气中的O₂；
（4）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；
（5）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，所以空气流经导管的顺序是：j→h，g→d，c→k，l→a；
（6）氮化镁能和水反应生成氢氧化镁和氨气，所以设计的实验是：将产物取少量置于试管中，加入适量热水中，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；
（7）镁不但和氧气反应还能和氮气及水蒸气反应，所以对燃烧的重新认识是：燃烧不一定需要氧气，用镁测定空气中氧气的含量会偏高．
故答案为：（1）B、D、F；
①选择B，目的：除去空气中的水蒸气；
②选择D，目的：除去空气中的CO₂；
③选择F，目的：除去空气中的O₂；
（2）h，g→d，c→k，l；
（3）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）将产物取少量置于试管中，加入适量热水中，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；
（5）燃烧不一定需要氧气，大于．

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．