Question

某化学实验小组利用图所有仪器连接而成制备氮化镁，并探究其实验式。

（1）装置A中反应的化学方程式为__________________________。

（2）按气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：a→（   ）（   ）→（   ）（   ）→（   ）(    ) →(   )  (    ) →j。

（3）装置E的作用是___________________。

（4）能否将C与D的位置对调并说明理由________________________。

（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______________________。

（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_____________________。

（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

①计算得到实验式Mg_xN₂，其中x=_________________；

②若没有装置D，请比较x与3的大小，并给出判断依据__________________。

Answer

（除特殊标注外，每空2 分，共15 分）（1）2NaNO2+(NH4)2SO42N2↑+Na2SO4+4H2O

（2）a→（h）（i）→（f）（g）→（d）（e）→（b）（c）→j［或a→（i）（h）→（f）（g）

→（d）（e）→（c）（b）→j］ （3）防倒吸（或作安全瓶）

（4）否（或不能），对调后不能除去水蒸气

（5）防止反应过程中空气进入硬质玻璃管（答出“控制N2的流速”也可以）

（6）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）①2.8 ②x<3，等质量的Mg分别与O2、N2 反应时，生成MgO 的质量大于Mg3N2，

若没有装置D，会导致计算出的氮元素物质的量偏大，因此n(Mg)/n(N) <3/2，即x<3

【解析】

试题分析：（1）装置A制取N2，发生反应的化学方程式为2NaNO2+(NH4)2SO42N2↑+Na2SO4+4H2O；

（2）因氮化镁易水解，因此氮气需要除杂干燥，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；（3）装置E的作用是防倒吸（或作安全瓶）；(4)C装置是干燥装置，对调后无法干燥，氮化镁会水解，故不能；（5）反应过程中，装置F中的末端导管必须始终插入水中，通过观察导管口的气泡，控制N2的流速，同时防止反应过程中空气进入硬质玻璃管；（6）可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）①镁的质量为142.480g-142.312g=0.168g，物质的量为0.168g÷24g/mol=0.007mol，氮化镁的质量为142.550g-142.312g=0.238g，氮元素的质量为0.238g-0.168g=0.07g，氮原子的物质的量为0.07g÷14g/mol=0.005mol，则x：2=0.007mol：0.005mol=2.8:2，可得x=2.8；②若没有装置D，x<3，等质量的Mg分别与O2、N2 反应时，生成MgO 的质量大于Mg3N2，若没有装置D，会导致计算出的氮元素物质的量偏大，因此n(Mg)/n(N) <3/2，即x<3。

【考点定位】考查制备实验方案的设计与评价，涉及物质组份计算及误差分析。

【名师点晴】准确分析制备原理是解题关键，氮化镁是利用镁与氮气加热制得，但氮化镁易水解，因此需要镁带在干燥纯净的氮气中加热，则氮气需要除杂干燥，同时要防止空气中的水汽进入反应容器中，据此可进行装置连接，至于误差分析，可运用极值假设进行分析，即可迎刃而解。