题目内容
【题目】氮化镁(Mg3N2)在工业上具有非常广泛的应用。某化学兴趣小组用镁和氮气反应制备Mg3N2并进行有关实验。实验装置如图所示:
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已知:①氮化镁常温下为浅黄色粉末,极易与水反应生成一种有刺激性气味的气体。
②亚硝酸钠和氯化铵制取氮气的反应剧烈放热,产生氮气的速度较快。
③温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2等。
④硫酸亚铁具有还原性,容易被氧化。
回答下列同题:
(1)写出制取N2发生反应的化学方程式___。
(2)实验获置(可重复使用)的连接顺序为:a→___,___→___,___→___,___→h,i→___。
(3)某同学检验A装置的气密性,关闭止水夹K后,开启分液漏斗活塞,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶,试判断:A装置是否漏气?___(填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。
(4)装置B中为饱和硫酸亚铁溶液,作用是___。
(5)加热至反应开始发生,需移走A处酒精灯,原因是___。
(6)反应结束后,取m g E中样品于试管中,加足量蒸馏水,有刺激性气味气体产生,再向剩余固体中加稀硫酸,得VmL气体(换算为标准状况),则样品中氮化镁的质量分数为___。
【答案】NH4Cl+NaNO2
N2↑+NaCl+2H2O f(g) g(f) b c d e d 无法确定 除去氧气 该反应剧烈放热,产生氮气的速度较快,移走A处酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2
【解析】
(1)A装置加热亚硝酸钠与氯化铵制备氮气;
(2)A装置加热亚硝酸钠溶液与氯化铵制备氮气,根据已知信息:温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2等,则氮气中会混有氧气、水蒸气,氧气会与镁反应生成氧化镁,同时氮化镁极易与水反应,则气体需先通过亚硫酸铁溶液除去氧气,同时需用D装置作安全瓶防止倒吸,再通过浓硫酸除水蒸气,进而氮气与镁在装置E中反应,同时为了防止空气中的水蒸气进入装置E,需要在E的右侧再链接一个装置C,则装置的连接顺序为:A→D→B→C→E→C,据此确定导管口的连接顺序;
(3)分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗和烧瓶中压强相同,无法判断装置气密性;
(4)亚硝酸钠在温度较高时会分解产生O2等,氧气能与镁反应,需要用硫酸亚铁溶液除去氧气;
(5)根据该反应为放热反应,温度过高,氮气的生成速率过快,导致反应物冲出及造成NaNO2分解产生O2分析;
(6)生成的气体是剩余的镁与稀硫酸反应生成的氢气,根据氢气的体积计算镁的物质的量,进而计算氮化镁的质量分数。
(1)A装置中用氯化铵与亚硝酸钠加热反应制备氮气,该反应的化学方程式为:NH4Cl+NaNO2
N2↑+NaCl+2H2O;
故答案为:NH4Cl+NaNO2
N2↑+NaCl+2H2O;
(2)A装置加热亚硝酸钠溶液与氯化铵制备氮气,根据已知信息:温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2等,则氮气中会混有氧气、水蒸气,氧气会与镁反应生成氧化镁,同时氮化镁极易与水反应,则气体需先通过亚硫酸铁溶液除去氧气,同时需用D装置作安全瓶防止倒吸,再通过浓硫酸除水蒸气,进而氮气与镁在装置E中反应,同时为了防止空气中的水蒸气进入装置E,需要在E的右侧再链接一个装置C,则装置的连接顺序为:A→D→B→C→E→C,实验获置(可重复使用)的连接顺序为:a→f(g),g(f)→b,c→d,e→h,i→d;
故答案为:f(g);g(f);b;c;d;e;d;
(3)由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶,因此无法判断装置的气密性是否良好;
故答案为:无法确定;
(4)已知温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2等,氧气能与镁反应,因此装置B中为饱和硫酸亚铁溶液,作用是除去氧气;
故答案为:除去氧气;
(5)由于该反应剧烈放热,产生氮气的速度较快,移走A处酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2;
故答案为:该反应剧烈放热,产生氮气的速度较快,移走A处酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2;
(6)反应结束后,取m g E中样品于试管中,加足量蒸馏水,有刺激性气味气体产生,再向剩余固体中加稀硫酸,得VmL气体(换算为标准状况),则该气体为氢气,是反应剩余的镁与稀硫酸反应产生的,其物质的量为:
,根据关系式MgH2可知,样品中镁的物质的量为
,则样品中氮化镁的质量分数为:
;
故答案为:
。