Question

11．現(xiàn)擬在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂（Mg₃N₂）．已知實驗中可能會發(fā)生下列反應：
①2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO；
②3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
③2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C  
④Mg+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂↑  
⑤Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
可供選擇的裝置和藥品如下頁圖所示（鎂粉、還原鐵粉均已干燥，裝置內所發(fā)生的反應是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連）．

回答下列問題；
在設計實驗方案時，除裝置A、E外，還應選擇的裝置（填字母代號）及其目的分別為（可不填滿）

裝置	目的

（2）連接并檢查實驗裝置的氣密性．實驗開始時，打開自來水的開關，將空氣從5升的儲氣瓶壓入反應裝置，則氣流流經導管的順序是（填字母代號）j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
（3）通氣后，應先點燃F處的酒精燈，再點燃A處的酒精燈；如果同時點燃A、
F裝置的酒精燈，對實驗結果有何影響？制得的氮化鎂不純；
（4）請設計一個實驗，驗證產物是Mg₃N₂，寫出操作步驟、現(xiàn)象和結論：將產物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產物是氮化鎂，若試紙不變藍，則不含有Mg₃N₂．

Answer 1

分析 本題是在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量純凈的氮化鎂，為了保證產品的純度，需要除去空氣中的氧氣、二氧化碳及水氣，分別利用還原鐵粉、氫氧化鈉溶液及濃硫酸完成，產品的檢驗可利用氮化鎂的性質⑤來設計實驗操作．
（1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應，所以鎂和氮氣反應必須將空氣中的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；
（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行排序．氣體參與的物質制備實驗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）通氣后，先排除空氣中的雜質，所以應該先點燃F；因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧同鎂反應，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
（4）取適量產物放入試管中，滴加蒸餾水，將潤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，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在空氣中點燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應，所以鎂和氮氣反應必須將空氣中的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；所以在設計實驗方案時，除裝置A、E外，還應選擇的裝置B，目的是除氣流中的水蒸汽，避免反應④發(fā)生；D，目的是除去空氣中的CO₂，避免反應③發(fā)生；F，目的是除去空氣中的氧氣，避免反應①發(fā)生，
故答案為：

裝置	目的
B	目的是除氣流中的水蒸汽，避免反應④發(fā)生
D	目的是除去空氣中的CO2，避免反應③發(fā)生
F	目的是除去空氣中的氧氣，避免反應①發(fā)生

（2）氣體參與的物質制備實驗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；需除去空氣中的O₂、CO₂、H₂O制備氮化鎂，濃硫酸B的作用是除去水蒸氣，濃氫氧化鈉D是除去空氣中二氧化碳，還原鐵粉F是為了除去空氣中氧氣，所以裝置連接順序是，j→h（除二氧化碳）→g→d（除水蒸氣）→c→k（除氧氣）→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）通氣后，先排除空氣中的雜質，所以應該先點燃F，再點燃F，因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應，如果裝置F中的還原鐵粉沒有達到反應溫度時，氧氣不能除盡，導致氧同鎂反應，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
故答案為：F；A；制得的氮化鎂不純；
（4）依據(jù)氮化鎂和水反應生成氨氣，方程式為 Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂+2NH₃↑，將產物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產物是氮化鎂，
故答案為：將產物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產物是氮化鎂，若試紙不變藍，則不含有Mg₃N₂．

點評 本題考查了物質制備原理和裝置選擇，實驗步驟的設計分析判斷、物質性質的應用是解題的關鍵，題目難度中等．