Question

【題目】氮化鈣（Ca3N2）是一種重要的化學試劑，通常條件下為棕色易水解的固體。某小組在實驗室制備氮化鈣并測定其純度，設計如下實臉（夾持裝置略去）：

I．氮化鈣的制備。

（1）加熱條件下，鈣和氮氣制備氮化鈣的反應方程式為_________。

（2）按氣流由左到右的方向，上述裝置合理的連接順字為__________(填儀器接口字母)。

（3）按連接好的裝置進行實驗。

①實驗步驟如下，檢查裝置氣密性，加入藥品：_______（請按正確順序填入下列步驟的字母標號）。

a.點燃裝置C處酒精燈，反應一段時間
b.打開分液漏斗活塞

c.點燃裝置A處酒精燈
d.熄滅裝置A處酒精燈

e.熄滅裝置C處酒精燈
f.關閉分液漏斗活塞

②裝置B的作用為_________。

③裝置C的硬質玻璃管中的現象為_________。

（4）設計實驗證明Ca3N2中混有鈣單質：_______________。

II．測定氮化鈣純度。

i.稱取4.0g反應后的固體，加入足量水，將生成的氣體全部蒸出并通入100.00mL 1 .00mol/L鹽酸中，充分反應后，將所得溶液稀釋到200 . 00 mL;

ii．取20 . 00mL稀釋后的溶液，用0 . 2mol/LNaOH標準溶液滴定過量的鹽酸，到終點時消耗標準溶液25 . 00 mL。

（5）所取固體中氮化鈣的質量分數為_____________。

Answer 1

【答案】 3Ca+N2Ca3N2 igh（或hg）ab（或ba）ef（或fe）jk（或kj）dc cbaefd 防止外界空氣進入裝置C使Ca3N2變質 銀白色金屬逐漸變為棕色 取混合物少量于潔凈試管中，加入適量稀鹽酸，將生成的氣體凈化后，通入灼熱的CuO黑色固體變紅，則Ca3N2中混有鈣單質 92.5%

【解析】由題意知，制備氮化鈣要用到氮氣和鈣，根據所給裝置可以判斷，本實驗中所用氮氣來自于空氣，先將空氣用堿石灰干燥，再用熾熱的鐵粉除去其中氧氣，，然后再加熱條件下與鈣發反應得到氮化鈣，由于氮化鈣易水解，所以后面要接一個保護裝置以防止水蒸氣與氮化鈣接觸反應。

I．（1）鈣和氮氣制備氮化鈣的反應方程式為3Ca+N2Ca3N2。

（2）按氣流由左到右的方向，合理的連接順字為igh（或hg）ab（或ba）ef（或fe）jk（或kj）dc。

（3）①實驗步驟如下，檢查裝置氣密性，加入藥品，點燃裝置A處酒精燈，打開分液漏斗活塞，點燃裝置C處酒精燈，反應一段時間，熄滅裝置C處酒精燈，關閉分液漏斗活塞，熄滅裝置A處酒精燈。所以正確的順序為cbaefd。②氮化鈣易水解，而空氣中是有水蒸氣的，所以裝置B的作用為防止外界空氣進入裝置C使Ca3N2變質。

③因為鈣是銀白色金屬，而氮化鈣是棕色的，所以裝置C的硬質玻璃管中的現象為銀白色金屬逐漸變為棕色。

（4）要證明Ca3N2中混有鈣單質，可以取混合物與鹽酸反應生成氯化鈣、氯化銨和氫氣（雖然鈣與水也能反應生成氫氣，因氮化鈣與水反應會生成氨氣，如果混合物直接和水反應，生成的氣體中氨氣是主要成分，又因硫酸鈣微溶會影響固體的溶解，所以用鹽酸來與混合物反應檢驗鈣是最好的），生成的氣體用CuO來檢驗，如果黑色的氧化銅變紅則證明有氫氣生成，也就證明了鈣單質的存在。所以實驗方案為：取混合物少量于潔凈試管中，加入適量稀鹽酸，將生成的氣體凈化后，通入灼熱的CuO黑色固體變紅，則Ca3N2中混有鈣單質。

（5）氮化鈣與水反應生成氨氣和氫氧化鈣，鈣與水反應生成氫氧化鈣和氫氣。將氨氣通入鹽酸中生成氯化銨。鹽酸的總物質的量為0.1mol,過量的鹽酸消耗的氫氧化鈉為25.0010-3L0.2mlo/L =0.05mol，所以n(NH3)=0.05mol，由N元素守恒求出n(Ca3N2)=0.025mol，所以m(Ca3N2)=0.025mol =3.7g，所取固體中氮化鈣的質量分數為92.5%。