Question

初三興趣小組利用如下裝置（部分固定裝置已略去）制備氮化鈣，并探究其化學(xué)式（實驗式）．
（1）按圖連接好實驗裝置．檢查裝置氣密性的方法是

 

．
（2）反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須插入試管A的水中，目的是

 

．
（3）制備氮化鈣的操作步驟是：①打開活塞k并通入N₂；②點燃酒精燈，進行反應(yīng)；③反應(yīng)結(jié)束后，

 

；④拆除裝置，取出產(chǎn)物．
（4）數(shù)據(jù)記錄如下：

空硬玻璃管質(zhì)量m0/g	硬玻璃管與鈣的質(zhì)量m1/g	硬玻璃管與產(chǎn)物的質(zhì)量m2/g
114.8g	120.8g	122.2

①計算得到化學(xué)式（實驗式）Ca_xN₂，其中x=

 

．
②若通入的N₂中混有少量O₂，如上計算得到的x

 

3（填寫“＞”、“=”、“＜”），判斷依據(jù)是：

 

．

Answer 1

分析：（1）利用裝置內(nèi)空氣受熱時膨脹，若在插入水中的導(dǎo)管末端觀察到氣泡冒出，且在停止受熱后又出現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱的現(xiàn)象，可檢測裝置的氣密性；
（2）反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣氮氣不能與水反應(yīng)也不能溶于水，把導(dǎo)管插入水中可以防止空氣從導(dǎo)管進入裝置而造成氧氣與鈣發(fā)生反應(yīng)；
（3）為防止鈣與空氣中氧氣等發(fā)生反應(yīng)，制備氮化鈣時應(yīng)先通入氮氣排出裝置內(nèi)空氣，然后點燃酒精燈加熱進行反應(yīng)；待反應(yīng)結(jié)束后，為防止水倒流，在將導(dǎo)管從試管內(nèi)水中撤出前應(yīng)繼續(xù)通入氮氣，撤出導(dǎo)管后再熄滅酒精燈；最后拆除裝置，取出產(chǎn)物；
（4）由實驗數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)m₁、m₂與m₀的差，計算參加反應(yīng)鈣的質(zhì)量及生成氮化鈣的質(zhì)量，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由兩物質(zhì)的質(zhì)量計算氮化鈣化學(xué)式中x值．

解答：解：（1）將活塞k關(guān)閉，將末端導(dǎo)管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，管內(nèi)空氣受熱膨脹，若在導(dǎo)管末端觀察到有氣泡冒出，且在撤去酒精燈冷卻后，裝置內(nèi)氣體體積減小，導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱時，可判斷裝置氣密性良好；
（2）導(dǎo)管插入水中，可以防止空氣從導(dǎo)管進入裝置而與鈣發(fā)生反應(yīng)，所以，反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須插入試管M的水中目的是：液封，防止空氣中的氧氣通過末端導(dǎo)管進入實驗裝置；
（3）為防止試管內(nèi)的水倒流，反應(yīng)結(jié)束后，需要繼續(xù)通入氮氣，將末端導(dǎo)管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈；
（4）參加反應(yīng)鈣的質(zhì)量=120.8g-114.8g=6.0g，反應(yīng)生成氮化鈣的質(zhì)量=122.2g-114.8g=7.4g；
xCa+N₂═Ca_xN₂
40x    40x+28
6.0g    7.4g

40x

6.0g

=

40x+28

7.4g

 
x=3
故答案為：3．
因為鈣的總量不變，含有氧化鈣的氮化鈣總質(zhì)量增大，鈣與氮（不純）元素的質(zhì)量比減小，其個數(shù)比也變小，所以x值會減�。�若通入的N₂中混有少量O₂，如上計算得到的x＜3．
故答案為：（1）關(guān)閉活塞k，將末端導(dǎo)管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，若導(dǎo)管末端有氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻后，在導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱，則證明裝置的氣密性良好；
（2）防止空氣中的氧氣通過末端導(dǎo)管進入實驗裝置，生成氧化鈣，引入雜質(zhì)；
（3）繼續(xù)通入氮氣，將末端導(dǎo)管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈；
（4）①3；
②＜；因為鈣的總量不變，含有氧化鈣的氮化鈣總質(zhì)量增大，鈣與氮（不純）元素的質(zhì)量比減小，其個數(shù)比也變小，所以x值會減�。�

點評：根據(jù)實驗裝置圖，分析實驗各裝置的作用，理解興趣小組同學(xué)制備氮化鈣的實驗方法，是解答本問題的基礎(chǔ)．