Question

11．現(xiàn)擬在實(shí)驗(yàn)室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂（Mg₃N₂）．已知實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：
①2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO；
②3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；
③2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C  
④Mg+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂↑  
⑤Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑
可供選擇的裝置和藥品如下頁(yè)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(wèn)題；
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)）及其目的分別為（可不填滿）

裝置	目的

（2）連接并檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)自來(lái)水的開(kāi)關(guān)，將空氣從5升的儲(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)）j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
（3）通氣后，應(yīng)先點(diǎn)燃F處的酒精燈，再點(diǎn)燃A處的酒精燈；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；
（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證產(chǎn)物是Mg₃N₂，寫(xiě)出操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論：將產(chǎn)物取少量置于試管中，加入適量水，將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說(shuō)明產(chǎn)物是氮化鎂，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(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作．
（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)先除雜后干燥的原理及固體加熱試管必須干燥的原理可將裝置進(jìn)行排序．氣體參與的物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)中裝置的連接一般順序是：制備氣體→除雜→干燥→制備→尾氣處理；
（3）通氣后，先排除空氣中的雜質(zhì)，所以應(yīng)該先點(diǎn)燃F；因?yàn)锳裝置沒(méi)有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)，如果裝置F中的還原鐵粉沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧同鎂反應(yīng)，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
（4）取適量產(chǎn)物放入試管中，滴加蒸餾水，將潤(rùn)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；所以在設(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，
故答案為：

裝置	目的
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）氣體參與的物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)中裝置的連接一般順序是：制備氣體→除雜→干燥→制備→尾氣處理；需除去空氣中的O₂、CO₂、H₂O制備氮化鎂，濃硫酸B的作用是除去水蒸氣，濃氫氧化鈉D是除去空氣中二氧化碳，還原鐵粉F是為了除去空氣中氧氣，所以裝置連接順序是，j→h（除二氧化碳）→g→d（除水蒸氣）→c→k（除氧氣）→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
故答案為：j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b （或b→a）；
（3）通氣后，先排除空氣中的雜質(zhì)，所以應(yīng)該先點(diǎn)燃F，再點(diǎn)燃F，因?yàn)锳裝置沒(méi)有排完空氣前就加熱會(huì)讓空氣中的氧氣、CO₂、水蒸氣等與鎂反應(yīng)，如果裝置F中的還原鐵粉沒(méi)有達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，氧氣不能除盡，導(dǎo)致氧同鎂反應(yīng)，而使氮化鎂中混入氧化鎂；
故答案為：F；A；制得的氮化鎂不純；
（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(rùn)濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說(shuō)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(rùn)濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則說(shuō)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．