16.(2009广东卷19)某试验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氧化钙(Ca3N2),并探究其实验式。
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(1)按图连接好实验装置。检查装置的气密性,方法是 。
(2)反应过程中末端导管必须插入试管A的水中,目的是 。
(3)制备氮化钙的操作步骤是:①打开活塞K并通入N2;②点燃酒精灯,进行反应;③反应结束后, ;④拆除装置,取出产物。
(4)数据记录如下:
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空瓷舟质量m0/g |
瓷舟与钙的质量m1/g |
瓷舟与产物的质量m2/g |
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14.80 |
15.08 |
15.15 |
①计算得到实验式CaxN2,其中x= .
②若通入的N2中混有少量O2,请比较x与3的大小,并给出判断依据: 。
[解析](1)检查装置气密性首先要关闭活塞K,并将末端导管插入试管A的水中形成密闭系统,而是要通过升温形成压强差。(2)由题给(4)的②可知,若N2中混有O2会使产物不纯,因此要隔绝氧气对反应的影响,末端导管必须插入试管A的水中可防止氧气进入。(3)此处要联想初中氧气制备作答,因为温度降低会导致压强减小,出现倒吸现象,所以要首先撤出导管,在熄灭酒精灯。(4)①由题给实验数据可知:
m(Ca )=m1-m0=15.08-14.80=0.28g
则n(Ca )=0.28g/40g·moL-1=0.007mol
m(CaxN2)=15.15-14.80=0.35g
则m(N)=0.35g-0.28g=0.07g
n(N)=0.07g/14g·mol-1=0.005mol 因为n(Ca ):n(N)=7:5,所以x=2×7/5=2.8
②因为钙的总量不变,若通入的N2中混有少量O2,所得产物中会混有氧化钙,因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量,结果m2偏大,n(N)会偏大,所以x值会减小。
[答案](1)关闭活塞K,将末端导管插入试管A的水中,用酒精灯微热硬质试管,若末端导管有连续均匀的气泡冒出,撤去酒精灯冷却一段时间,在导管内形成一段水柱,并且一段时间不回落,则证明装置的气密性良好21世纪教育网 (2)反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中,目的是:防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置,氧化单质钙,生成氧化钙,引入杂质。 (3)反应结束后,先将末端导管从试管A中拔出,再熄灭酒精灯。 (4)x=2.8;因为钙的总量不变,若通入的N2中混有少量O2,所得产物中会混有氧化钙,因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量,结果m2偏大,n(N)会偏大,所以x值会减小。
[考点分析]这是一条以定量试验为基础的综合性较强的实验题,主要涉及:气密性检查、实验安全、实验计算、误差分析、装置分析和评价21世纪教育网
[专题突破]