Question

現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生下列反應：

①2Mg+O₂2MgO；②3Mg+N₂Mg₃N₂;③2Mg+CO₂2MgO+C

④Mg+H₂OMgO+H₂↑ ⑤Mg₃N₂+6H₂O3Mg(OH)₂+2NH₃↑

可供選擇的裝置和藥品如下圖所示（鎂粉、還原鐵粉均已干燥，裝置內所發生的反應是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連）。

回答下列問題：

（1）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）及其目的分別是                                                           ，

（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）                       ；

（3）通氣后，如果同時點燃A、F裝置的酒精燈，對實驗結果有何影響？            ，

原因是                                 ；

（4）請設計一個實驗，驗證產物是氮化鎂：

                                                                              

Answer 1

（1）B   目的是除氣流中的水蒸汽，避免反應④發生；

D   目的是除空氣中的CO₂，避免反應③發生；

F   目的是除空氣中的氧氣，避免反應①發生

（2）j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b（或b→a）

（3）使氮化鎂不純

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渾濁，紅色石蕊試紙變藍，則可以證明有氮化鎂生成

解析：本題的目的是在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂（Mg₃N₂)。閱讀信息可知空氣中的O₂、H₂O、CO₂都會對氮化鎂的生成造成干擾，并且產物還容易和水反應，所以在反應之前將空氣中的O₂、H₂O、CO₂除干凈，反應完成后要避免產物與水接觸。根據題目所給的裝置圖，A裝置是反應裝置，B裝置是干燥除水的濃硫酸，D裝置中的NaOH溶液用來除CO₂，除氧氣的裝置只能是F。所以除了裝置A、E外，還應選擇的裝置還有B、D、F。各裝置的連接順序是：E→D→B→F→A，所以氣流流經導管的順序是j→h→g→d→c→k→l→a→b(k與l、a與b的位置可互換）。實驗開始時，要先點燃F處的酒精燈，將氣流中的氧氣除掉后才能點燃A處的酒精燈，如果同時點燃A、F裝置的酒精燈的話，制得的氮化鎂將不純；因為未除盡的氧氣會與鎂反應生成MgO。驗證產物時要充分考慮到氮化鎂與水反應生成的Mg(OH)₂是沉淀，生成的氨氣是堿性氣體，可選用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗。