Question

10．現(xiàn)擬在實(shí)驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量純凈的氮化鎂（Mg₃N₂）．已知實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)發(fā)生下列反應(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↑．
可供選擇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）在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，除裝置A、E外，還應(yīng)選擇的裝置（填字母代號(hào)）BDF，
其目的分別是（可不填滿）：
選擇B，目的是目的是除氣流中的水蒸汽，避免反應(yīng)④發(fā)生；
選擇D，目的是目的是除去空氣中的CO₂，避免反應(yīng)③發(fā)生；
選擇F，目的是目的是除去空氣中的氧氣，避免反應(yīng)①發(fā)生；
選擇無，目的是無．
（2）連接并檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，打開自來水的開關(guān)，將空氣從5升的空氣儲(chǔ)氣瓶壓入反應(yīng)裝置，則氣流流經(jīng)導(dǎo)管的順序是（填字母代號(hào)）：i→j→h→g→d→c→k→l→a→b．
（3）通氣后，如果同時(shí)點(diǎn)燃A、F裝置的酒精燈，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？制得的氮化鎂不純，原因是因?yàn)锳裝置沒有排完空氣前就加熱會(huì)使空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)生成其他物質(zhì)．
（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)物是氮化鎂：將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水并加熱．將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，若試紙變藍(lán)，則說明產(chǎn)物中含有Mg₃N₂，若試紙不變藍(lán)，則不含有Mg₃N₂．

Answer 1

分析 本題是在實(shí)驗(yàn)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(chǎn)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(chǎn)品的檢驗(yàn)可利用氮化鎂的性質(zhì)⑤來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作，據(jù)此可作答；
（1）根據(jù)題中信息可知Mg在空氣中點(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，所以鎂和氮?dú)夥磻?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?dú)夥磻?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；
（3）根據(jù)沒有排完空氣就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、氮?dú)夂退�與鎂反應(yīng)生成其他物質(zhì)；
（4）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(lán)，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(diǎn)燃可以和O₂、CO₂、H₂O反應(yīng)，所以鎂和氮?dú)夥磻?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；
故答案為：B，目的是除氣流中的水蒸汽，避免反應(yīng)④發(fā)生；D，目的是除去空氣中的CO₂，避免反應(yīng)③發(fā)生；F，目的是除去空氣中的氧氣，避免反應(yīng)①發(fā)生；
（2）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：h→g→d→c→k→l→a→b；
（3）A沒有排完空氣就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、氮?dú)夂退�與鎂反應(yīng)生成其他物質(zhì)，
故答案為：制得的氮化鎂不純；因?yàn)锳裝置沒有排完空氣前就加熱會(huì)使空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)生成其他物質(zhì)；
（4）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(lán)，則說明產(chǎn)物是氮化鎂，
故答案為：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(lán)，則說明產(chǎn)物是氮化鎂，若試紙不變藍(lán)，則不含有Mg₃N₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備原理和裝置選擇，實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)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．