Question

4．某學(xué)習(xí)小組擬在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂（Mg₃N₂）．查閱資料可知Mg、Mg₃N₂能發(fā)生如下反應(yīng)：
①2Mg+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO；    ②3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂；      ③2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+C
④Mg+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂↑　　   ⑤Mg₃N₂+6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑
實驗中所用的裝置和藥品如圖所示（鎂粉、還原鐵粉均已干燥，裝置內(nèi)所發(fā)生的反應(yīng)是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連）．回答下列問題：

（1）連接并檢查實驗裝置的氣密性，實驗開始時，將空氣通入實驗裝置，則氣流流經(jīng)裝置的順序是D→C→B→A（填裝置序號）．D裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）通氣后，應(yīng)向點燃B（填“A”或“B”）裝置的酒精燈，如果同時點燃A、B裝置的酒精燈，對實驗結(jié)果有何影響？制得的氮化鎂不純．
（3）設(shè)計一個實驗，驗證產(chǎn)物是氮化鎂：

實驗操作和實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
將產(chǎn)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	產(chǎn)物是氮化鎂

（4）思維拓展：空氣中N₂的含量遠大于O₂的含量，而鎂條在空氣正燃燒生成的MgO的質(zhì)量卻遠大于Mg₃N₂的質(zhì)量，請給出合理的解釋O₂比N₂化學(xué)性質(zhì)活潑．

Answer 1

分析 （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(yīng)，所以鎂和氮氣反應(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（2）根據(jù)鎂和氮氣反應(yīng)必須除去空氣中的水蒸氣、氧氣和二氧化碳除，先除去二氧化碳雜質(zhì)氣體然后除去水蒸氣，最后除去氧氣解答；
（2）根據(jù)沒有排完空氣就加熱會讓空氣中的氧氣、氮氣和水與鎂反應(yīng)生成其他物質(zhì)；
（3）取適量產(chǎn)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．
（4）根據(jù)氮氣的化學(xué)性質(zhì)進行分析．

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(yīng)，所以鎂和氮氣反應(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；除去水蒸氣選用濃硫酸，除去氧氣用能與空氣中氧氣反應(yīng)的物質(zhì)即可，除去二氧化碳用氫氧化鈣溶液吸收，但要先除去二氧化碳再干燥然后除去氧氣，故答案為：D→C→B→A；二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）通氣后，應(yīng)向點燃B裝置的酒精燈，如果同時點燃A、B裝置的酒精燈，A沒有排完空氣就加熱會讓空氣中的氧氣、氮氣和水與鎂反應(yīng)生成其他物質(zhì)，制得的氮化鎂不純；
（3）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(chǎn)物是氮化鎂；
（4）空氣中N₂的含量遠大于O₂的含量，而鎂條在空氣中燃燒生成的MgO卻遠多于Mg₃N₂，因為O₂比N₂化學(xué)性質(zhì)活潑．
答案：
（1）D→C→B→A；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）B；制得的氮化鎂不純；
（3）

實驗操作和實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
將產(chǎn)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	產(chǎn)物是氮化鎂

（4）O₂比N₂化學(xué)性質(zhì)活潑．

點評 本題考查了物質(zhì)制備原理和裝置選擇，實驗步驟的設(shè)計分析判斷、物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．