Question

13．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）寫出鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；氮化鎂與水反應的化學方程式Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑．
（2）12克鎂在空氣中完全燃燒生成固體的最大值為20g、最小值為16.67g．
（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】檢查裝置的氣密性→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→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→打開活塞K→鼓入空氣→再次稱量裝置C，裝置C 增重0.34g．
請回答：
①裝置B 的作用是為干燥裝置，吸收水蒸氣；
②裝置D 的作用是為干燥裝置，防止空氣中的水蒸氣進入C裝置中，避免產生干擾；
③實驗步驟④中鼓入空氣的目的是將存留在儀器空間內的氨氣全部排擠入濃硫酸；
④固體混合物中Mg₃N₂ 的質量分數為20%；
⑤實驗證明此方法測定的結果偏低，可能原因是存留在儀器內的氨氣全部會吸收，那么只能猜測是反應裝置中的溶液溶解了部分氨氣（寫一條即可）．

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）鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂的化學方程式為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂；氮化鎂與水反應的化學方程式為：Mg₃N₂+6H₂O═3Mg（OH）₂+2NH₃↑；
（2）設12g鎂和氧氣反應生成的氧化鎂的質量為x，12g鎂和氮氣反應生成氮化鎂的質量為y，
2Mg+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO，
48                     80   
 12g                   x
$\frac{48}{80}=\frac{12g}{x}$
x=20g
3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂，
  72                 100
  12g                y
$\frac{72}{100}=\frac{12g}{y}$
y≈16.67g
故填：20，16.67；
（3）①裝置B的作用是吸收水蒸氣；故填：為干燥裝置，吸收水蒸氣；
②裝置D的作用是防止空氣中的水蒸氣進入C裝置中；故填：為干燥裝置，防止空氣中的水蒸氣進入C裝置中，避免產生干擾；
③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；故填：將存留在儀器空間內的氨氣全部排擠入濃硫酸；
④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
$\frac{100}{34}=\frac{z}{0.34g}$
z=1g，
固體混合物中Mg₃N₂的質量分數為：$\frac{1g}{5g}$×100%=20%；
故填：20%；
⑤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：存留在儀器內的氨氣全部會吸收，那么只能猜測是反應裝置中的溶液溶解了部分氨氣．

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．