Question

氮化钙（Ca₃N₂）时一种重要的化学试剂，通常条件下为棕色易水解的固体。某小组在实验室制备氮化钙并测定其纯度，设计如下实验

Ⅰ．氮化钙的制备。

（1）加热条件下，钙和氮气制备氮化钙的反应方程式为______。

（2）钙和氮气制备氮化钙的装置如下（夹持装置略去）：

上述装置合理的连接顺序为______（按气流方向，用接口字母表示，装置不重复使用）。

（3）按连接好的装置进行实验。

①实验步骤如下：检查装置气密性、加入药品：______ （请按正确顺序填入下列步骤的字母标号）。

a．点燃装置C处酒精灯，反应一段时间       

b．打开分液漏斗活塞

c．点燃装置A处酒精灯                     

d．熄灭装置A处酒精灯

e．熄灭装置C处酒精灯                    

f．关闭分液漏斗活塞

②装置B的作用为______。

③装置C的硬质玻璃管中的现象为______

（4）设计实验证明Ca₃N₂中混有钙单质：______

Ⅱ．测定氮化钙纯度

ⅰ称取4.0g反应后的固体，加入足量水，将生成的气体全部蒸出并通入100.00mL 1.00mol/L的盐酸中，充分反应后，将所得溶液稀释到200.00mL；

ii．取20.00mL稀释后的溶液，用0.2mol/LNaOH标准溶液滴定过量的盐酸，到终点时消耗标准溶液25.00mL。

（5）所取固体中氮化钙的质量分数为______。

Answer

3Ca+N2Ca3N2 i→gh→ab→ef→jk→d cbaefd 防止外界空气进入装置C使Ca3N2变质 银白色金属逐渐变为棕色 取C中反应后固体少量于试管中，加足量稀盐酸（或水），将生成气体通过碱石灰（或浓硫酸），通入灼热的CuO，黑色固体变红，则Ca3N2中混有钙单质 92.5%

【解析】

由于氮化钙易水解，所以用干燥的氮气与钙反应制备氮化钙；根据题给装置和试剂，本题利用空气提供反应所需氮气，由于钙能与空气中的氧气、水蒸气等反应，所以要先除去空气中的氧气、水蒸气等；同时为防止氮化钙水解，实验中要防止外界水蒸气进入装置中；据此分析作答。

Ⅰ．（1）加热时，氮气与钙反应生成氮化钙，反应方程式为3Ca+N2Ca3N2，

故答案为：3Ca+N2Ca3N2；

（2）根据题给装置和试剂，本题利用空气提供反应所需氮气，由于钙能与空气中的氧气、水蒸气等反应，所以通过D装置除空气中的水蒸气和酸性气体，用A装置中灼热的铁粉除空气中的氧气；在C装置中氮气与Ca反应生成氮化钙，由于氮化钙易水解，B装置中用浓硫酸防止空气中水蒸气进入C中的硬质玻璃管中；C与B之间的F装置防止倒吸；按气流方向的连接顺序是：i→gh→ab→ef→jk→d，

故答案为：i→gh→ab→ef→jk→d；

（3）①实验开始检查装置气密性、加入药品，先点燃装置A处酒精灯（以保证与Ca反应的气体只有氮气）、打开分液漏斗活塞、点燃装置C处酒精灯，反应一段时间、熄灭装置C处酒精灯、关闭分液漏斗活塞，最后熄灭装置A处酒精灯，即可制得氮化钙，则操作顺序为cbaefd，

故答案为：cbaefd；

②装置B中盛装的浓硫酸能吸收水蒸气，防止外界空气进入装置C使Ca3N2变质，

故答案为：防止外界空气进入装置C使Ca3N2变质；

③装置C中氮气和钙在加热条件下生成氮化钙，可观察到的现象为银白色金属逐渐变为棕色，

故答案为：银白色金属逐渐变为棕色；

（4）Ca、Ca3N2都能与盐酸（或水）反应，盐酸（或水）与Ca反应生成的H2能使黑色的CuO变红，而氮化钙与盐酸（或足量水）反应没有气体产生，则证明Ca3N2中混有钙单质的实验步骤为：取C中反应后固体少量于试管中，加足量稀盐酸（或水），将生成气体用碱石灰干燥后通入灼热的CuO，黑色固体变红，则Ca3N2中混有钙单质。

故答案为：取C中反应后固体少量于试管中，加足量稀盐酸（或水），将生成气体通过碱石灰（或浓硫酸），通入灼热的CuO，黑色固体变红，则Ca3N2中混有钙单质；

Ⅱ．（5）剩余的盐酸量为×0.2mol/L×0.025L=0.05mol，故与NH3反应的盐酸为0.1L×1mo/L-0.05mol=0.05mol，根据氮元素守恒：Ca3N2～2NH3~2HCl，则n（Ca3N2）=0.025mol，则氮化钙的质量分数为×100%=92.5%，

故答案为：92.5%。