Question

2．已知：鎂在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂（Mg₃N₂），氮化鎂與水反應生成氫氧化鎂和氨氣．
（1）寫出氮化鎂與水反應的化學方程式Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（2）a 克鎂在空氣中完全燃燒生成固體的總質量m為$\frac{25a}{18}$＜m＜$\frac{5a}{3}$（用含a 的式子表示m 的取值范圍）；
（3）某學生對該混合物中氮化鎂的質量分數進行測定，設計如下實驗裝置．

【查閱資料】Ⅰ．堿石灰是固體氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，常用作干燥劑，不與NH₃ 反應．
Ⅱ．2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄
Ⅲ．NH₃ 是一種極易溶于水的氣體．
【實驗步驟】①檢查裝置的氣密性；②精確稱量鎂在空氣中燃燒后的固體5.00g 放入錐形瓶中，稱量裝置C，連接好裝置；③關閉活塞K，打開A 中分液漏斗活塞，逐滴加入水，至樣品恰好完全反應；④打開活塞K，鼓入空氣；⑤再次稱量裝置C，裝置C 增重0.34g．
請回答：
（一）裝置B 的作用是吸收水蒸氣；
（二）裝置D 的作用是防止空氣中的水蒸氣進入C裝置中；
（三）實驗步驟④中鼓入空氣的目的是使生成的氨氣完全被濃硫酸吸收；
（四）固體混合物中Mg₃N₂的質量分數為20%；
（五）實驗證明此方法測定的結果偏低，可能原因是部分氨氣溶于水中（寫一條）．

Answer 1

分析 根據反應物、生成物、反應條件及其質量守恒定律可以書寫反應的化學方程式；
根據提供的數據可以進行相關方面的計算；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳．

解答 解：（1）氮化鎂與水反應的化學方程式為：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（2）設ag鎂和氧氣反應生成的氧化鎂的質量為x，ag鎂和氮氣反應生成氮化鎂的質量為y，
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO，3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，
 48                     80       72                    100
 ag                      x         ag                     y
$\frac{48}{ag}=\frac{80}{x}$，$\frac{72}{ag}=\frac{100}{y}$，
x=$\frac{5a}{3}$g，y=$\frac{25a}{18}$g，
因此ag鎂在空氣中完全燃燒生成固體的總質量m為：$\frac{25a}{18}$＜m＜$\frac{5a}{3}$；
（一）裝置B的作用是吸收水蒸氣；
（二）裝置D的作用是防止空氣中的水蒸氣進入C裝置中；
（三）實驗步驟④中鼓入空氣的目的是使生成的氨氣完全被濃硫酸吸收；
（四）設氮化鎂的質量為z，
裝置C增重0.34g，說明生成了0.34g氨氣，
Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑，
 100                                         34
  z                                         0.34g
$\frac{100}{z}=\frac{34}{0.34g}$，
z=1g，
固體混合物中Mg₃N₂的質量分數為：$\frac{1g}{5g}$×100%=20%；
（五）實驗證明此方法測定的結果偏低，可能原因是部分氨氣溶于水中．
故填：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；$\frac{25a}{18}$＜m＜$\frac{5a}{3}$；吸收水蒸氣；防止空氣中的水蒸氣進入C裝置中；使生成的氨氣完全被濃硫酸吸收；20%；部分氨氣溶于水中．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．