Question

7．某学校化学兴趣小组的学生利用下面的装置（部分固定装置已略去）制备氮化钙，并探究其化学式．

开始实验并记录数据如下：

硬玻璃管质量m0/g	硬玻璃管质量与钙的质量m1/g	硬玻璃管质量与产物的质量m2/g
114.8	120.8	122.2

根据实验和数据，回答下面的问题：
（1）设氮化钙的化学式为Ca_xN₂，则金属钙和氮气反应的化学方程式可表示为：xCa+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Ca_xN₂
该反应属于化合反应（填“化合”、“分解”、“置换”或“复分解”）．
（2）参加反应的金属钙和氮气的质量分别为6g、1.4g．
（3）在实验过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置与钙反应．
（4）在实验开始时，打开活塞K，先通入氮气一会儿，再点燃酒精灯，这样操作的作用是排尽装置内空气，防止空气内氧气与钙反应．反应结束后的操作是停止加热，继续通氮气至装置冷却，拆除装置，取出产物．
（5）请根据实验的有关数据列式计算氮化钙化学式（Ca_xN₂）中x的值，相关计算式为$\frac{40X}{40X+28}=\frac{6g}{7.4g}$ X=3．

Answer 1

分析 （1）根据反应的特点来分析；
（2）根据表格中的数据进行分析解答；
（3）反应产生的尾气氮气不能与水反应也不能溶于水，把导管插入水中可以防止空气从导管进入装置而造成氧气与钙发生反应；
（4）为防止钙与空气中氧气等发生反应，制备氮化钙时应先通入氮气排出装置内空气，然后点燃酒精灯加热进行反应；待反应结束后，为防止水倒流，在将导管从试管内水中撤出前应继续通入氮气，撤出导管后再熄灭酒精灯；最后拆除装置，取出产物．

解答 解：（1）该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应；故填：化合；
（2）金属钙的质量=m₁-m₀=120.8g-114.8g=6g；参加反应的氮气的质量=m₂-m₁=122.2g-120.8g=1.4g；故填：6g；1.4g；
（3）导管插入水中，可以防止空气从导管进入装置而与钙发生反应，所以，反应过程中末端导管必须插入试管M的水中目的是：液封，防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置；故填：防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置与钙反应；
（4）点燃酒精灯前先通一会儿N₂的目的是排尽装置内空气，防止空气内氧气与钙反应；故填：排尽装置内空气，防止空气内氧气与钙反应；
为防止试管内的水倒流，反应结束后，需要继续通入氮气，将末端导管从试管A中撤出水面，再熄灭酒精灯；故填：停止加热，继续通氮气至装置冷却；
（5）解：参加反应钙的质量=120.8g-114.8g=6g，反应生成氮化钙的质量=122.2g-114.8g=7.4g；
XCa+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca_xN₂      
40x    40x+28         
6g      7.4g
$\frac{40x}{40x+28}=\frac{6g}{7.4g}$
X=3
故填：$\frac{40X}{40X+28}=\frac{6g}{7.4g}$   X=3．

点评 根据实验装置图，分析实验各装置的作用，理解兴趣小组同学制备氮化钙的实验方法，是解答本问题的基础．