Question

某試驗(yàn)小組利用如下裝置（部分固定裝置略）制備氧化鈣（Ca₃N₂），并探究其實(shí)驗(yàn)式。

（1）按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置。檢查裝置的氣密性，方法是            。

（2）反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須插入試管A的水中，目的是          。

（3）制備氮化鈣的操作步驟是：①打開活塞K并通入N₂；②點(diǎn)燃酒精燈，進(jìn)行反應(yīng)；③反應(yīng)結(jié)束后，         ；④拆除裝置，取出產(chǎn)物。

(4)數(shù)據(jù)記錄如下：

空瓷舟質(zhì)量m0/g	瓷舟與鈣的質(zhì)量m1/g	瓷舟與產(chǎn)物的質(zhì)量m2/g
14.80	15.08	15.15

①計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)式Ca_xN₂,其中x=             .

②若通入的N₂中混有少量O₂，請比較x與3的大小，并給出判斷依據(jù)：           。

Answer 1

（1）關(guān)閉活塞K，將末端導(dǎo)管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬質(zhì)試管，若末端導(dǎo)管有連續(xù)均勻的氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻一段時(shí)間，在導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱，并且一段時(shí)間不回落，則證明裝置的氣密性良好。

（2）反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須始終插入試管A的水中，目的是：防止空氣中的氧氣通過末端導(dǎo)管進(jìn)入實(shí)驗(yàn)裝置，氧化單質(zhì)鈣，生成氧化鈣，引入雜質(zhì)。

（3）反應(yīng)結(jié)束后，先將末端導(dǎo)管從試管A中拔出，再熄滅酒精燈。

（4）x=2.8；因?yàn)殁}的總量不變，若通入的N₂中混有少量O₂，所得產(chǎn)物中會混有氧化鈣，因?yàn)榈�的相對原子質(zhì)量小于樣的相對原子質(zhì)量，結(jié)果m₂偏大，n(N)會偏大，所以x值會減小。

解析:

（1）檢查裝置氣密性首先要關(guān)閉活塞K，并將末端導(dǎo)管插入試管A的水中形成密閉系統(tǒng)，而是要通過升溫形成壓強(qiáng)差。（2）由題給（4）的②可知，若N₂中混有O₂會使產(chǎn)物不純，因此要隔絕氧氣對反應(yīng)的影響，末端導(dǎo)管必須插入試管A的水中可防止氧氣進(jìn)入。（3）此處要聯(lián)想初中氧氣制備作答，因?yàn)闇囟冉档蜁��?dǎo)致壓強(qiáng)減小，出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，所以要首先撤出導(dǎo)管，在熄滅酒精燈。（4）①由題給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：

m(Ca )=m₁—m₀=15.08—14.80=0.28g

則n(Ca )=0.28g/40g·moL^-1=0.007mol

m(Ca_xN₂)=15.15—14.80=0.35g

則m(N)=0.35g—0.28g=0.07g

n(N)=0.07g/14g·mol^-1=0.005mol

因?yàn)閚(Ca )：n(N)=7：5，所以x=2×7/5=2.8

②因?yàn)殁}的總量不變，若通入的N₂中混有少量O₂，所得產(chǎn)物中會混有氧化鈣，因?yàn)榈�的相對原子質(zhì)量小于樣的相對原子質(zhì)量，結(jié)果m₂偏大，n(N)會偏大，所以x值會減小。