Question

13．某化学实验小组利用图所有仪器连接而成制备氮化镁，并探究其实验

（1）装置A中反应的化学方程式为2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O．
（2）按气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：a→（　h　）（　i　）→（　f　）（　g　）→（　d　）（　e　）→（　b　）  （　c　）→j．
（3）装置E的作用是作安全瓶，防倒吸．
（4）能否将C与D的位置对调并说明理由否，对调后不能除去水蒸气
（5）反应过程中，装置F中的末端导管必须始终插入水中，目的是防止反应过程中空气进入硬质玻璃管
（6）请用化学方法确定是否有氮化镁生成，写出实验操作及现象取少量产物于试管中，加适量蒸馏水溶解，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明有氮化镁生成
（7）数据记录如下：

空硬质玻璃管质量	硬质玻璃管与镁的质量	硬质玻璃管与产物的质量
142.312g	142.480g	142.550g

计算得到实验式Mg_xN₂，其中x=2.8
②若没有装置D，请比较x与3的大小，并给出判断依据x＜3，若没有装置D，氮气中混有氧气，产物中混有MgO，等质量的Mg分别与O₂、N₂反应时，生成MgO的质量大于Mg₃N₂，导致计算样品中N元素质量偏大，故因此$\frac{n（Mg）}{n（O）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3．

Answer 1

分析 （1）A装置中亚硝酸钠与硫酸铵再加热下制备氮气，反应生成氮气、硫酸钠与水；
（2）A装置制备氮气，B装置中氮气与Mg反应生成氮化镁，反应导致装置内气压减小，需要防止倒吸，硫酸亚铁具有还原性，可以除去氧气、氮的氧化物等氧化性，氮化镁易水解，加入B装置的氮气应干燥，用浓硫酸干燥，加热条件下装置中氧气与Mg反应生成MgO，应下用氮气排尽装置内空气后再制备氮化镁，F防止反应过程中空气进入硬质玻璃管，无水氯化钙吸收水蒸气，防止进入B中；
（3）装置E起安全瓶作用；
 （4）对调后不能除去氮气中水蒸气；
（5）装置F中的末端导管必须始终插入水中，可以防止反应过程中空气进入硬质玻璃管；
（6）利用氮化镁水解生成氨气，通过检验氨气判断；
（7）①Mg的质量为142.480g-142.312g=0.168g，产物中N元素质量为142.55g-142.480g=0.07g，再计算Mg、N原子物质的量，结合实验式Mg_xN₂，计算x的值；
②混有氧气，产物中混有MgO，等质量的Mg分别与O₂、N₂反应时，生成MgO的质量大于Mg₃N₂，导致计算样品中N元素质量偏大．

解答 解：（1）A装置中亚硝酸钠与硫酸铵再加热下制备氮气，反应生成氮气、硫酸钠与水，反应方程式为：2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，
故答案为：2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O；
（2）A装置制备氮气，B装置中氮气与Mg反应生成氮化镁，反应导致装置内气压减小，需要防止倒吸，硫酸亚铁具有还原性，可以除去氧气、氮的氧化物等氧化性，氮化镁易水解，加入B装置的氮气应干燥，用浓硫酸干燥，加热条件下装置中氧气与Mg反应生成MgO，应下用氮气排尽装置内空气后再制备氮化镁，F防止反应过程中空气进入硬质玻璃管，无水氯化钙吸收水蒸气，防止进入B中，按气流方向的连接顺序是：a→（h）（i）→（f）（g）→（d）（e）→（b）（c）→j[或a→（i）（h）→（f）（g）→（d）（e）→（c）（b）→j]，
故答案为：a→（h）（i）→（f）（g）→（d）（e）→（b）（c）→j[或a→（i）（h）→（f）（g）
→（d）（e）→（c）（b）→j]；
（3）装置E起安全瓶作用，防止应气压减小导致倒吸，
故答案为：作安全瓶，防倒吸；
（4）对调后不能除去氮气中水蒸气，不能将C与D的位置对调，
故答案为：否，对调后不能除去水蒸气；
（5）反应过程中，装置F中的末端导管必须始终插入水中，可以防止反应过程中空气进入硬质玻璃管，
故答案为：防止反应过程中空气进入硬质玻璃管；
（6）确定是否有氮化镁生成的方法为：取少量产物于试管中，加适量蒸馏水溶解，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明有氮化镁生成，
故答案为：取少量产物于试管中，加适量蒸馏水溶解，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明有氮化镁生成；
（7）①Mg的质量为142.480g-142.312g=0.168g，其物质的量为$\frac{0.168mol}{24g/mol}$=0.007mol，产物中N元素质量为142.55g-142.480g=0.07g，物质的量为$\frac{0.07g}{14g/mol}$=0.005mol，则n（Mg）：n（N）=7：5，实验式为Mg_xN₂，则x=2×$\frac{7}{5}$=2.8，
故答案为：2.8；
②若没有装置D，氮气中混有氧气，产物中混有MgO，等质量的Mg分别与O₂、N₂反应时，生成MgO的质量大于Mg₃N₂，导致计算样品中N元素质量偏大，故因此$\frac{n（Mg）}{n（O）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3，
故答案为：x＜3，若没有装置D，氮气中混有氧气，产物中混有MgO，等质量的Mg分别与O₂、N₂反应时，生成MgO的质量大于Mg₃N₂，导致计算样品中N元素质量偏大，故因此$\frac{n（Mg）}{n（O）}$＜$\frac{3}{2}$，即x＜3．

点评 本题考查物质制备实验，关键是对制备原理与各装置的理解，注意制备中避免水解及杂质生成，题目综合考查学生对知识的迁移运用、分析能力、实验能力等，掌握元素化合物性质与实验制备原则．