Question

11．氮化镁是一种应用范围非常广泛的无机化合物，它可用于制备高硬度、高热导、抗腐蚀、抗磨损和耐高温的其它元素的氮化物，制备特殊的陶瓷材料等．某兴趣小组用镁与氮气反应制备氮化镁（Mg₃N₂），并用实验方法测定氮化镁的纯度．
资料一：氮化镁是浅黄色粉末，极易与水反应生成氢氧化镁沉淀和氨气；
资料二：（NH₄）₂SO₄+2NaNO₂$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，该反应为放热反应；
资料三：饱和硫酸亚铁溶液能吸收部分氧气；
资料四：在常温下或温度不高的条件下镁几乎与水不反应．
【制备氮化镁】制备氮化镁的装备示意图如图1：

（1）D装置的作用是吸收水蒸气（干燥氮气），G装置的作用是防止空气中的氧气进入E装；能否将C、D装置对调否（填“能”或“否”）；
（2）写出E装置中发生反应的化学方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）进行实验时先进行A处加热而不是E处加热，理由是排尽空气；
【测定氮化镁的含量】
（4）定性测定：
步骤一：取少量上述实验中制备的氮化镁样品于试管中，加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口闻到有刺激性气味的气体生成；
步骤二：弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全溶且冒气泡．
写步骤二中产生气泡的反应的化学方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（5）定量测定：按如图2装置进行实验．
①球形干燥管的作用是充分反应，防倒吸；
②取氮化镁样品20克进行实验，I装置增重3.4克，求该样品中氮化镁的质量分数；（写出计算过程）
③导致该样品中氮化镁含量测定结果偏低的可能原因是产生的氨气未能全部被吸收．

Answer 1

分析 （1）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置C除去氧气（及氮氧化物）、D干燥氮气，防止对E装置反应的影响；C、D对调后无法除去水蒸气；
（2）装置E中氮气与镁反应生成二氮化三镁；
（3）根据进行实验时先进行A处加热，为了排尽空气解答；
（4）若Mg有剩余，将上述反应后的上清液去掉，加入盐酸，有气泡生成；
（5）根据球形干燥管的作用是充分反应，防倒吸解答；
根据I装置增重3.4克为氨气的质量，利用化学方程式分析解答；
根据致该样品中氮化镁含量测定结果偏低的可能原因是产生的氨气未能全部被吸收解答．

解答 解：（1）浓硫酸具有吸水性，能够吸收水蒸气（干燥氮气）；G装置的作用是防止空气中的氧气进入E装置；D干燥氮气，除去水蒸气，防止对E装置反应的影响；C、D对调后无法除去水蒸气，故C、D不能对调，故填：吸收水蒸气（干燥氮气）；防止空气中的氧气进入E装置；否；
（2）装置E中氮气与镁反应生成二氮化三镁，反应方程式为：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；故填：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
（3）进行实验时先进行A加热，理由是排尽空气；故填：排尽空气；
（4）弃去上清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁，反应的方程式：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
故填：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（5）①球形干燥管的作用是充分反应，防倒吸；故填：充分反应，防倒吸；
②设样品中氮化镁的质量为x
Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
100                   34        
x                    3.4g        
$\frac{100}{34}=\frac{x}{3.4g}$
x=10g
该样品中氮化镁的质量分数=$\frac{10g}{20g}$×100%=50%
故填：50%；
③致该样品中氮化镁含量测定结果偏低的可能原因是产生的氨气未能全部被吸收．
故填：产生的氨气未能全部被吸收．

点评 本题以氮化镁的制备为载体，考查学生对实验装置的理解、元素化合物的性质、实验方案的设计等，是对学生综合能力的考查，需要学生基本扎实的基础与分析问题、解决问题的能力．