Question

鈣是一種非常活潑的金屬，易與氧氣、水等發生反應，加熱時能與氮氣化合．某實驗小組利用如下裝置（部分固定裝置略）制備氮化鈣，并探究其實驗式．

（1）反應過程中末端導管必須始終插入試管A的水中，目的是：

 

；

 

；
（2）制備氮化鈣的操作步驟：在檢查裝置氣密性后，①

 

；②點燃酒精燈，進行反應；③反應結束后，先熄滅酒精燈，繼續通氮氣至玻璃管冷卻到室溫后再關閉活塞K；④拆除裝置，取出產物．
（3）步驟①一段時間后再點燃酒精燈，其目的是

 

；
第③步停止加熱后若不繼續通氣至室溫，可能的后果是

 

；
（4）數據記錄如下：

空玻璃管質量m0/g	玻璃管與鈣的質量m1/g	玻璃管與產物的質量m2/g
14.80	15.08	15.15

計算得到實驗式Ca_xN₂，其中x=

 

．

Answer 1

分析：（1）反應產生的尾氣氮氣不與水反應也不溶于水，把導管插入水中可以防止空氣從導管進入裝置而造成氧氣與鈣發生反應；
（2）為防止鈣與空氣中氧氣等發生反應，制備氮化鈣時應先通入氮氣排出裝置內空氣，然后點燃酒精燈加熱進行反應；待反應結束后，為防止水倒流，在將導管從試管內水中撤出前應繼續通入氮氣，撤出導管后再熄滅酒精燈；最后拆除裝置，取出產物；
（4）由實驗數據表中數據，計算參加反應鈣的質量及生成氮化鈣的質量，根據反應的化學方程式，由兩物質的質量計算氮化鈣化學式中x值．

解答：解：（1）導管插入水中，可以防止空氣從導管進入裝置而與鈣發生反應，所以，反應過程中末端導管必須插入試管的水中目的是：液封，防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置；同時便于觀察氮氣流速．
（2）檢驗完氣密性之后先打開活塞K通入氮氣，排凈裝置內的空氣，然后再點燃酒精燈，防止加熱時空氣的氧氣與鈣發生反應，造成誤差；
（3）步驟①一段時間后再點燃酒精燈，其目的是排凈裝置中的空氣；為防止試管內的水倒流，反應結束后，需要繼續通入氮氣，將末端導管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈；
（4）參加反應鈣的質量=15.08g-14.80g=0.28g，參加反應的氮元素 的質量為：15.15g-15.08g=0.07g
xCa+N₂ ═CaxN₂
40x     28
0.28g   0.07g

40x

0.28g

=

28

0.07g

 
x=2.8
故答案為：（1）便于觀察氮氣流速；防止空氣進入反應管；
（2）打開活塞K通入氮氣；
（3）排盡裝置內空氣；產生倒吸；
（4）2.8．

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