Question

某實(shí)驗(yàn)小組利用如下裝置（部分固定裝置略）制備氮化鈣（Ca₃N₂，易與水反應(yīng)），并測(cè)定其化學(xué)式．

（1）連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢查裝置的氣密性，方法是

 

；反應(yīng)過(guò)程中末端導(dǎo)管插入試管A的水中，目的是

 

．
（2）制備氮化鈣的操作步驟是：
①打開(kāi)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，先熄滅酒精燈，待

 

，停止通N₂并關(guān)閉活塞K；
④拆除裝置，取出產(chǎn)物．
（3）數(shù)據(jù)記錄如下：

空石英管質(zhì)量 m0/g	石英管與鈣的質(zhì)量 m1/g	石英管與產(chǎn)物的質(zhì)量 m2/g
14.800	15.080	15.150

通過(guò)以上數(shù)據(jù)求算化學(xué)式Ca_xN₂，x=

 

．
（4）上述實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因可能是

 

（選填編號(hào)）．
①N₂通入不足，反應(yīng)器中有O₂   ②鈣與N₂未充分反應(yīng)     ③產(chǎn)物與空氣接觸
請(qǐng)?zhí)岢鎏岣咴搶?shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度的方法

 

（答一點(diǎn)即可）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）根據(jù)檢查裝置的氣密性的常用方法；保證整個(gè)裝置不能混入其他氣體；
（2）一定要使硬質(zhì)管冷卻后再停止通入氮?dú)饬鳎?br />（3）要確定X值必須求出鈣和氮的原子個(gè)數(shù)比，根據(jù)題目給的數(shù)據(jù)可做如下計(jì)算：
m（Ca）=（15.080-14.800）g=0.280g，m（N）=（15.150-15.080）g=0.070g，則n（Ca）：n（N）=

0.280g

40g/mol

：

0.070g

28g/mol

=7：5，
由Ca_xN₂知，x：2=7：5，則x=2.8；
（4）若通入的N₂中混有少量O₂，則產(chǎn)物中就有可能混有了CaO，而Ca₃N₂中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.08%，CaO中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.43%，所以產(chǎn)物中混有了CaO會(huì)導(dǎo)致鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，x的值偏小；若鈣與N₂未充分反應(yīng)，生成的Ca₃N₂中還有沒(méi)反應(yīng)的鈣，則x值偏大；進(jìn)行恒重操作、進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)、嚴(yán)格和規(guī)范操作等是提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度的一般方法．

解答： 解：由實(shí)驗(yàn)流程可知，通過(guò)控制活塞K，氮?dú)饬魅胙b有鈣的硬質(zhì)試管，在硬質(zhì)試管中，鈣與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，由于鈣非�；顫�，此反應(yīng)不能與空氣接觸，用試管A中的水，對(duì)此實(shí)驗(yàn)隔絕空氣，U形管的作用是防止倒吸；又Ca₃N₂，易與水反應(yīng)，設(shè)計(jì)干燥管防止試管A中的水進(jìn)入硬質(zhì)試管；
（1）微熱法檢驗(yàn)裝置的氣密性：關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，則說(shuō)明裝置氣密性良好；若反應(yīng)過(guò)程中末端導(dǎo)管沒(méi)有插入試管A的水中，會(huì)有空氣進(jìn)入反應(yīng)管，氧化單質(zhì)鈣，生成鈣的氧化物，引入雜質(zhì)，末端導(dǎo)管插入試管A的水中，也便于觀察N₂流速，
故答案為：關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，則說(shuō)明裝置氣密性良好；防止反應(yīng)過(guò)程中空氣進(jìn)入反應(yīng)管，便于觀察N₂流速；
（2）反應(yīng)結(jié)束后，先熄滅酒精燈，待反應(yīng)管冷卻至室溫，停止通N₂并關(guān)閉活塞K；注意事項(xiàng)：一定要使玻璃管冷卻后再停止通入氣流，
故答案為：反應(yīng)管冷卻至室溫；
（3）要確定X值必須求出鈣和氮的原子個(gè)數(shù)比，分析實(shí)驗(yàn)：石英管與鈣的質(zhì)量和空石英管質(zhì)量差為鈣單質(zhì)的質(zhì)量，石英管與產(chǎn)物的質(zhì)量與石英管與鈣的質(zhì)量差為反應(yīng)的氮元素的質(zhì)量，據(jù)題目給的數(shù)據(jù)可做如下計(jì)算：①m（Ca）=（15.080-14.800）g=0.280g，m（N）=（15.150-15.080）g=0.070g，
則n（Ca）：n（N）=

0.280g

40g/mol

：

0.070g

28g/mol

=7：5，由Ca_xN₂知，x：2=7：5，則x=2.8，
故答案為：2.8；
（4）若通入的N₂中混有少量O₂，則產(chǎn)物中就有可能混有了CaO，而Ca₃N₂中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為81.08%，CaO中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.43%，所以產(chǎn)物中混有了CaO會(huì)導(dǎo)致鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，x的值偏�。蝗翕}與N₂未充分反應(yīng)，生成的Ca₃N₂中還有沒(méi)反應(yīng)的鈣，則x值偏大；要想提高該實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度，可以進(jìn)行恒重操作，確定每組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也可以多次平行實(shí)驗(yàn)做對(duì)比等，
故答案為：①③；進(jìn)行恒重操作、進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)、嚴(yán)格和規(guī)范操作等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作技巧和處理問(wèn)題的能力，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和分析判斷的能力．