Question

【題目】氮化鎂(Mg3N2)在工業上應用廣泛，通常條件下為黃綠色粉末，極易與水反應，常用作接觸媒。

I.氮化鎂的制備 下面是甲、乙兩位學生提出的制備氮化鎂的實驗方案示意圖（實驗前系統內的空氣已排除。圖中箭頭表示氣體的流向）。

甲.

乙.

（1）Mg3N2的電子式為___________，甲同學的實驗方案不能順利制得氮化鎂，原因為________ （用化學方程式表示）。

（2）乙同學方案中NaOH固體的作用為_____________________________________________。

（3）丙同學利用空氣中含有大量N2的事實，用以下裝置設計了另外一種制備氮化鎂的方案 (夾持裝置略去)：

①按氣流由左到右的方向，上述裝置合理的連接順序為____________(填接口字母)；

②裝置B的作用為___________，裝置D的作用為__________________________。

Ⅱ.定性分析產物

操作步明	實驗現象	解釋原因
取少量產品于試管中，加適量蒸餾水	試管底部有固體不溶物，有剌激性氣味的氣體產生	（4）反應的化學方程式為___________
		.
棄去上層淸液，加入足量稀鹽酸	觀察到固體全部溶解，且有氣泡冒出	（5）氣泡冒出的原因為_____________

Ⅲ.定量測定氮化鎂純度

i.稱取4.0 g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 1.00 mol/L鹽酸中，充分反應后，將所得溶液稀釋到200.00mL；

ii.取20.00 mL稀釋后的溶液，用0.2 mol/L NaOH標準溶液滴定過量的鹽酸，達到終點時消耗標準溶液25.00 mL。

（6）產物中氮化鎂的質量分數為_______________。

Answer 1

【答案】 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 或NH3 + H2SO4 = NH4HSO4 固體NaOH溶于濃氨水后，放出大量的熱，促使NH3的揮發；溶液中OH-濃度的增加，使NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-向生成NH3的方向移動 i-g-h-a-b-e-f-d-c 防止外界空氣進入裝置C使Mg3N2變質 吸收空氣中的CO2和H2O，防止與鎂反應 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑ 未反應的鎂與鹽酸反應產生氫氣 62.5%

【解析】（1）氮化鎂（Mg3N2）是離子化合物，則其電子式為：；甲同學的實驗方案中制得的氨氣用濃硫酸進行干燥，會發生反應：2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 或NH3 + H2SO4 = NH4HSO4，則后面不能順利制得氮化鎂；（2）乙同學方案中利用NaOH固體與濃氨水作用制取氨氣，NaOH固體的作用為固體NaOH溶于濃氨水后，放出大量的熱，促使NH3的揮發；溶液中OH-濃度的增加，使NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-向生成NH3的方向移動，從而得到氨氣；（3）①根據圖中給出裝置，制備氮化鎂的方案：E裝置利用水將集氣瓶中的空氣排入到D裝置干燥和收空CO2后，氣體在A裝置中除氧氣，剩下主要成分為氮氣進行C裝置與鎂反應，最后用B裝置防止空氣進入裝置C，按氣流由左到右的方向，上述裝置合理的連接順序為i-g-h-a-b-e-f-d-c；②裝置B的作用為防止外界空氣進入裝置C使Mg3N2變質；裝置D的作用為吸收空氣中的CO2和H2O，防止與鎂反應；（4）產品氮化鎂與水反應生成氫氧化鎂和氨氣，反應的化學方程式為：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑；（5）試管底部有固體不溶物，棄去上層淸液，加入足量稀鹽酸，觀察到固體全部溶解，且有氣泡冒出，是因為未反應的鎂與鹽酸反應產生氫氣；（6）20.00 mL稀釋后的溶液，消耗 NaOH的物質的量為：0.2 mol/L×0.025L=0.005mol，則200.00mL溶液消耗NaOH的物質的量為： 0.05mol，故產生的氨氣的物質的量為n(HCl)-n(NaOH)=0.1L×1.00mol/L-0.05mol=0.05mol，根據反應Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑，設產物中氮化鎂的質量分數為x，則有=，解得x= 62.5%。