题目内容

4．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料，制取少量纯净的氮化镁（Mg3N2）．已知实验中加热条件下可能发生的以下反应：
反应物生成物反应物生成物
镁和氧气氧化镁镁和水氧化镁和氢气
镁和氮气氮化镁氮化镁和水氢氧化镁和氨气
镁和二氧化碳氧化镁和碳
可供选择的装置和药品如图所示（镁粉和还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应都是完全的，整套装置的末端与干燥管相连接），请回答下列问题：
（1）为了实现实验目的，在设汁实验方案时，除装置A、E、F外，还应选择的装置有B、D（填字母代号）；选择装置F的目的是为了除去空气中的氧气．
（2）连接并检査装置的气密性．实验开始时，打开自来水的开关，将空气从储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b（或b→a）（填字母代号）．
（3）通入气体后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果中所得产品的质量比理论值大 （填“大“或“小”），其一原因是同时点燃酒精灯，A中硬质玻璃管中的空气没有排净，其中的氧气、少量二氧化碳和水蒸气与镁反应，生成了氧化镁．另一原因是由于镁全部本该生成氮化镁，装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气与装置A中的镁粉反应，使部分镁生成了氧化镁．
（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁：取适量产物放入试卷中，滴加蒸馏水，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成．

分析 （1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉是为了除去空气中氧气．
（2）根据先除杂后干燥的原理及固体加热试管必须干燥的原理可将装置进行排序．气体参与的物质制备实验中装置的连接一般顺序是：制备气体→除杂→干燥→制备→尾气处理；
（3）因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应，如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁；
（4）取适量产物放入试管中，滴加蒸馏水，将润湿的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成．

解答 解：（1）根据题中信息可知Mg在空气中点燃可以和O2、CO2、H2O反应，所以镁和氮气反应必须将空气中的O2、CO2、H2O除去制得干燥纯净的N2，浓硫酸作用是除去水蒸气，浓氢氧化钠是除去空气中二氧化碳，灼热的铁粉为了除去空气中氧气，
故答案为：B、D；为了除去空气中的氧气；
（2）气体参与的物质制备实验中装置的连接一般顺序是：制备气体→除杂→干燥→制备→尾气处理，所以除去空气中的O2、CO2、H2O制备氮化镁，装置连接顺序是，j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a），
故答案为：j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
（3）因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应，如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁，导致结果比理论值偏大，
故答案为：大；由于镁全部本该生成氮化镁，装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧气与装置A中的镁粉反应，使部分镁生成了氧化镁；
（4）依据氮化镁和水反应生成氨气，方程式为 Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑，将产物取少量置于试管中，加入适量水，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，
故答案为：取适量产物放入试卷中，滴加蒸馏水，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成．

点评 本题考查了物质实验室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关键，要理清题意，分析各个装置的具体作用，题目难度中等．

练习册系列答案
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B．滤去不溶性杂质后，将滤液移至坩埚内加热浓缩
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