Question

【題目】（10分）氮化鎂是一種應用范圍非常廣泛的無機化合物，它可用于制備高硬度、高熱導、抗腐蝕、抗磨損和耐高溫的其它元素的氮化物，制備特殊的陶瓷材料等。某校化學研究小組用鎂與氮氣反應制備氮化鎂（Mg3N2），并用實驗方法測定氮化鎂的純度。

I．制備氮化鎂

【查閱資料】

①(NH4)2SO4+2NaNO22N2↑+Na2SO4+4H2O，該反應為放熱反應。

②飽和硫酸亞鐵溶液能吸收氧氣；稀硫酸能吸收氨氣。

③在常溫下或溫度不高的條件下鎂幾乎與水不反應。

【實驗】

制備氮化鎂的裝置示意圖如下：

（1）D裝置的作用是 ，G裝置的作用是 。

（2）E裝置中發生反應的化學方程式為 。

（3）實驗時先進行 （選填“A”或“E”）處加熱，理由是 。

II．測定氮化鎂的含量

氮化鎂是淺黃色粉末，極易與水反應生成Mg(OH)2沉淀和NH3，反應的化學方程式為 ，氮化鎂（Mg3N2）中氮元素的化合價是 。

【定性分析】

步驟一:取少量氮化鎂樣品于試管中，加足量蒸餾水，試管底部有沉淀生成，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成。

步驟二:棄去上層清液，加入稀鹽酸，觀察到沉淀全溶且冒氣泡。該步驟中產生氣泡的化學方程式為 。

【定量測定】

按下圖實驗裝置進行實驗：

（4）取氮化鎂樣品16g進行實驗，I裝置增重3.4g，求該樣品中氮化鎂的質量分數（請寫出計算過程）。

（5）球形干燥管的作用是 。

Answer 1

【答案】（1）吸收水蒸氣（或干燥氮氣） 防止空氣中氧氣進入E裝置

（2）3Mg+N2Mg3N2

（3）A 排盡裝置內的空氣 （兩空共1分）Mg3N2 +6H2O==3Mg(OH)2+2NH3 ↑

-3 Mg+2HCl==MgCl2+H2↑

（4）62.5%（5）充分反應，防止倒吸

【解析】

試題分析：【實驗】（1）D裝置的試劑為濃硫酸，故其作用是吸收水蒸氣（或干燥氮氣），G裝置的作用是防止空氣中氧氣進入E裝置 ；（2）E裝置中發生反應的化學方程式為：3Mg+N2Mg3N2 （3）實驗時先進行點燃A 處酒精燈，以 排盡裝置內的空氣 ；II．測定氮化鎂的含量氮化鎂是淺黃色粉末，極易與水反應生成Mg(OH)2沉淀和NH3，反應的化學方程式為Mg3N2 +6H2O==3Mg(OH)2+2NH3 ↑ ；根據化學式中元素的正負化合價的代數和為零得到氮化鎂（Mg3N2）中氮元素的化合價 -3 價；【定性分析】:棄去上層清液，加入稀鹽酸，觀察到沉淀全溶且冒氣泡。說明前面的反應中剩余金屬鎂，故該步驟中產生氣泡的化學方程式Mg+2HCl==MgCl2+H2↑；【定量測定】

（4）解：設樣品中氮化鎂的質量為x

Mg3N2 +6H2O==3Mg(OH)2+2NH3 ↑ 或 Mg3N2 ∽ 2NH3

100 34 100 34

X 3.4g X 3.4g

X=10g(1分)

Mg3N2=（1分）

答：樣品中氮化鎂的質量分數為62.5%

（5）球形干燥管的作用是充分反應，防止倒吸