Question

5．氮化鎂（Mg₃N₂）是一種黃綠色粉末，可用于制造特殊陶瓷材料、催化劑等，可由金屬鎂和純凈的氮氣反應制得，某化學興趣小組同學利用如圖所示裝置來制備少量的Mg₃N₂．

已知Mg₃N₂易與水反應，有關反應方程式為Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑．
回答下列問題：
（1）裝置A中反應容器的名稱為錐形瓶．
（2）裝置B中的試劑為堿石灰，裝置F的作用是防止空氣中水蒸氣進入硬質玻璃管E中．
（3）裝置C、E均需要加熱，應先加熱C，理由是使C中產生的氮氣排出E中的空氣．
（4）裝置C中的現(xiàn)象是黑色的氧化銅逐漸變紅，有關反應的化學方程式為2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂↑+3H₂O．
（5）若C中NH₃的轉化率不高，易產生的問題是D中發(fā)生倒吸現(xiàn)象，解決方法是在C、D之間加上一個緩沖瓶．
（6）若實驗結束后，將裝置E中固體全部取出，稱量為ag，向其中依次加入足量的稀鹽酸和NaOH溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥，最后得沉淀bg，則產品中氮化鎂的質量分數(shù)為$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$．

Answer 1

分析 （1）由裝置A中反應容器為錐形瓶；
（2）（3）A裝置制備氨氣，B中堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與CuO反應生成制備氮氣，D中濃硫酸干燥氮氣，E裝置中氮氣與Mg反應生成氮化鎂，加熱條件下裝置中氧氣與Mg反應生成MgO，應下用氮氣排盡裝置內空氣后再制備氮化鎂，F(xiàn)防止空氣中水蒸氣進入硬質玻璃管E，避免氮化鎂發(fā)生水解；
（4）裝置C中的現(xiàn)象是黑色的氧化銅逐漸變紅，說明生成Cu，氨氣被氧化生成氮氣，還還生成水；
（5）D中濃硫酸會吸收氨氣，可能發(fā)生倒吸；
（6）最終達到沉淀bg為氫氧化鎂的質量，根據Mg元素守恒計算產品中Mg元素質量，再計算N元素質量，根據N原子守恒計算氮化鎂的質量，進而計算產品中氮化鎂的質量分數(shù)．

解答 解：（1）由裝置A中反應容器為錐形瓶，故答案為：錐形瓶；
（2）A裝置制備氨氣，B中堿石灰干燥氨氣，C中氨氣與CuO反應生成制備氮氣，D中濃硫酸干燥氮氣，E裝置中氮氣與Mg反應生成氮化鎂，加熱條件下裝置中氧氣與Mg反應生成MgO，應下用氮氣排盡裝置內空氣后再制備氮化鎂，F(xiàn)防止空氣中水蒸氣進入硬質玻璃管E，避免氮化鎂發(fā)生水解，
故答案為：堿石灰；防止空氣中水蒸氣進入硬質玻璃管E中；
（3）裝置C、E均需要加熱，應先加熱C后加熱E，理由是：使C中產生的氮氣排出E中的空氣，防止生成氧化鎂，
故答案為：C；使C中產生的氮氣排出E中的空氣；
（4）裝置C中的現(xiàn)象是黑色的氧化銅逐漸變紅，說明生成Cu，氨氣被氧化生成氮氣，還還生成水，反應方程式為：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂↑+3H₂O，
故答案為：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂↑+3H₂O；
（5）若C中NH₃的轉化率不高，D中濃硫酸會吸收氨氣，容易發(fā)生倒吸，解決方法是：在C、D之間加上一個緩沖瓶，
故答案為：D中發(fā)生倒吸現(xiàn)象；在C、D之間加上一個緩沖瓶．
（6）最終達到沉淀bg為氫氧化鎂的質量，根據Mg元素守恒，產品中Mg元素質量為bg×$\frac{24}{58}$，則產品中N元素質量為（a-$\frac{24}{58}$b）g，根據N原子守恒，氮化鎂的質量分數(shù)為[$\frac{（a-\frac{24}{58}b）g}{14g/mol}$×$\frac{1}{2}$×100g/mol]÷ag=$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$，
故答案為：$\frac{a-\frac{12}{29}b}{0.28a}$．

點評 本題考查物質制備實驗、物質含量測定等，關鍵是對制備原理與各裝置的理解，注意制備中避免水解及雜質生成，題目綜合考查學生對知識的遷移運用、分析能力、實驗能力等，掌握元素化合物性質與實驗制備原則．