氮化钙是一种重要的化学试剂.在化工工业有重要用途．[实验目的]制备氮化钙.并探究其化学式．[查阅资料]氮化钙是一种棕色晶体.极易与水反应,可以由金属钙在氮气中加热至450℃右制得．[实验装置)如图所示.部分固定装置已略去．[实验步骤]①取空硬玻璃管.质量为114.8g,②检查装置气密性良好.操作和现象是关上活塞K.用酒精灯加热� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

2．氮化钙是一种重要的化学试剂，在化工工业有重要用途．
【实验目的】制备氮化钙，并探究其化学式．
【查阅资料】氮化钙是一种棕色晶体，极易与水反应；可以由金属钙在氮气中加热至450℃右制得．
【实验装置）如图所示，部分固定装置已略去．

【实验步骤】
①取空硬玻璃管，质量为114.8g；
②检查装置气密性良好，操作和现象是关上活塞K，用酒精灯加热硬质试管，右侧导管口有气泡冒出；
③称取硬玻璃管和钙，质量为120.8g；
④搭好实验装置；
⑤打开活塞k，并通入N₂片刻；
⑥点燃酒精灯；
⑦继续通N₂，将导管末端从试管A中撤出，再熄灭酒精灯；
⑧称取硬玻璃管与产物，质量为122.2g；
⑨取出产物，拆洗装置．
【反思交流】
（1）实验步骤⑥可以观察到硬玻璃管中的实验现象是固体由银白色变为棕色；
（2）干燥剂的作用是防止右侧的装置内的水蒸气进入左侧而和氮化钙反应；
（3）实验过程中导管末端须插入试管A的水中，目的是防止空气中的氧气和钙反应；
（4）如果步骤⑦先熄灭酒精灯，再将导管从试管A中撤出，会出现的现象是水倒吸进入U型管；
【数据分析】
（5）根据实验数据，计算得到化学式Ca_xN₂，其中X=3；
（6）如果实验步骤⑤⑥颠倒，实验步骤⑧测得数据m的取值范围是122.2～123.2．

分析根据给出的转化关系对应的过程分析每个对应的问题，或者直接分析每个问题，从给出的信息中找对应的信息．

解答解：该装置的气密性在连接好后可以用双手捂住试管加热，但是效果不明显，所以采用简单加热的方式观察右侧试管中导气管口是否有气泡．由于结论是装置气密性良好，所以关上活塞K，用酒精灯加热硬质试管，右侧导管口有气泡冒出．
（1）实验步骤⑥是钙在加热的条件下和氮气反应，由于钙单质为银白色，而氮化钙是棕色晶体，所以可以观察到硬玻璃管中的实验现象是固体由银白色变为棕色；
（2）由于氮化钙能够和水反应生成碱和氨气，所以加入干燥剂防止右侧装置内的水蒸气进入左侧而和氮化钙反应．
（3）由于钙很容易和氧气反应生成氧化钙，所以实验过程中导管末端须插入试管A的水中，目的是防止空气中的氧气和钙反应；
（4）如果步骤⑦先熄灭酒精灯，再将导管从试管A中撤出，此时由于装置内气压降低而导致水倒吸进入U型管．
【数据分析】
（5）根据实验数据，钙的质量为120.8g-114.8g=6g，生成的氮化钙的质量为122.2g-114.8g=7.4g，也就是结合的氮元素的种类为7.4g-6g=1.4g，所以钙原子和氮原子的个数比为$\frac{6g}{40}$：$\frac{1.4g}{14}$=3：2．由于给出计算得到化学式Ca_xN₂，所以X=3．
（6）如果实验步骤⑤⑥颠倒，则过程钙会和氧气反应．设6g的钙完全转化成的氧化钙为x．
2Ca+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaO
80 112
6g x
$\frac{80}{112}$=$\frac{6g}{x}$
x=8.4g
所以如果完全转化为氧化钙，则对应的m为114.8g+8.4g=123.2g，而完全转化为氮化钙对应的m为122.2g，所以当步骤⑤⑥颠倒，实验步骤⑧测得数据m的取值范围是 122.2～123.2．
故填：关上活塞K，用酒精灯加热硬质试管，右侧导管口有气泡冒出；
【反思交流】
（1）固体由银白色变为棕色；
（2）防止右侧的装置内的水蒸气进入左侧而和氮化钙反应；
（3）空气中的氧气和钙反应；
（4）水倒吸进入U型管；
【数据分析】
（5）3；
（6）122.2～123.2．

点评读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息扑捉的有效性．解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识．

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