Question

4．現(xiàn)擬在實(shí)驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料，制取少量純凈的氮化鎂（Mg₃N₂）．已知實(shí)驗(yàn)中加熱條件下可能發(fā)生的以下反應(yīng)：

反應(yīng)物	生成物	反應(yīng)物	生成物
鎂和氧氣	氧化鎂	鎂和水	氧化鎂和氫氣
鎂和氮?dú)?/TD>	氮化鎂	氮化鎂和水	氫氧化鎂和氨氣
鎂和二氧化碳	氧化鎂和碳

可供選擇的裝置和藥品如圖所示（鎂粉和還原鐵粉均已干燥，裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)都是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連接），請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，在設(shè)汁實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，除裝置A、E、F外，還應(yīng)選擇的裝置有B、D（填字母代號(hào)）；選擇裝置F的目的是為了除去空氣中的氧氣．
（2）連接并檢査裝置的氣密性．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)自來(lái)水的開(kāi)關(guān)，將空氣從儲(chǔ)氣瓶壓入反應(yīng)裝置，則氣流流經(jīng)導(dǎo)管的順序是j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b（或b→a）（填字母代號(hào)）．
（3）通入氣體后，如果同時(shí)點(diǎn)燃A、F裝置的酒精燈，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中所得產(chǎn)品的質(zhì)量比理論值大 （填“大“或“小”），其一原因是同時(shí)點(diǎn)燃酒精燈，A中硬質(zhì)玻璃管中的空氣沒(méi)有排凈，其中的氧氣、少量二氧化碳和水蒸氣與鎂反應(yīng)，生成了氧化鎂．另一原因是由于鎂全部本該生成氮化鎂，裝置F中的還原鐵粉沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧氣與裝置A中的鎂粉反應(yīng)，使部分鎂生成了氧化鎂．
（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)物是氮化鎂：取適量產(chǎn)物放入試卷中，滴加蒸餾水，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍(lán)，則可以證明有氮化鎂生成．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，所以鎂和氮?dú)夥磻?yīng)必須將空氣中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥純凈的N₂，濃硫酸作用是除去水蒸氣，濃氫氧化鈉是除去空氣中二氧化碳，灼熱的鐵粉是為了除去空氣中氧氣．
（2）根據(jù)先除雜后干燥的原理及固體加熱試管必須干燥的原理可將裝置進(jìn)行排序．氣體參與的物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)中裝置的連接一般順序是：制備氣體→除雜→干燥→制備→尾氣處理；
（3）因?yàn)锳裝置沒(méi)有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)，如果裝置F中的還原鐵粉沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧同鎂反應(yīng)，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
（4）取適量產(chǎn)物放入試管中，滴加蒸餾水，將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍(lán)，則可以證明有氮化鎂生成．

解答 解：（1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，所以鎂和氮?dú)夥磻?yīng)必須將空氣中的O₂、CO₂、H₂O除去制得干燥純凈的N₂，濃硫酸作用是除去水蒸氣，濃氫氧化鈉是除去空氣中二氧化碳，灼熱的鐵粉為了除去空氣中氧氣，
故答案為：B、D；為了除去空氣中的氧氣；
（2）氣體參與的物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)中裝置的連接一般順序是：制備氣體→除雜→干燥→制備→尾氣處理，所以除去空氣中的O₂、CO₂、H₂O制備氮化鎂，裝置連接順序是，j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a），
故答案為：j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
（3）因?yàn)锳裝置沒(méi)有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)，如果裝置F中的還原鐵粉沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧同鎂反應(yīng)，而使氮化鎂中混入氧化鎂，導(dǎo)致結(jié)果比理論值偏大，
故答案為：大；由于鎂全部本該生成氮化鎂，裝置F中的還原鐵粉沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧氣與裝置A中的鎂粉反應(yīng)，使部分鎂生成了氧化鎂；
（4）依據(jù)氮化鎂和水反應(yīng)生成氨氣，方程式為 Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水，將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說(shuō)明產(chǎn)物是氮化鎂，
故答案為：取適量產(chǎn)物放入試卷中，滴加蒸餾水，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試管中的溶液出現(xiàn)渾濁，紅色石蕊試紙變藍(lán)，則可以證明有氮化鎂生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制備原理和裝置選擇，實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題關(guān)鍵，要理清題意，分析各個(gè)裝置的具體作用，題目難度中等．