Question

某實驗學校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，并探究其化學式
（1）反應過程中末端導管必須插入試管A的水中，目的是______．
（2）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；③反應結束后，______；④拆除裝置，取出產物．
（3）數據記錄如下：

空硬玻璃管質量m0/g	硬玻璃管與鈣的質量m1/g	硬玻璃管與產物的質量m2/g
114.8	120.8	122.2

①計算得到化學式（實驗式）CaxN₂，其中x=______．
②若通入的N₂中混有少量O₂，如上計算得到的x的值______ （填寫“偏大”、“偏小”、“不變”），判斷依據是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據鈣能與氧氣反應的性質分析；
（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；
（3）由實驗數據表中數據m₁、m₂與m的差，計算參加反應鈉的質量及生成氮化鈉的質量，根據反應的化學方程式，由兩物質的質量計算氮化鈉化學式中x值．
解答：解：（1）導管插入水中，可以防止防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置與鈣反應；
（2）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；
（3）①參加反應鈣的質量=120.8g-114.8g=6g，反應生成氮化鈣的質量=122.2g-114.8g=7.4g；
XCa+N₂═Ca_xN₂      
40x    40x+28         
6g      7.4g
  解得：X=3
②因為鈣的總量不變，含有氧化鈣的氮化鈣總質量增大，鈣與氮（不純）元素的質量比減小，其個數比也變小，所以x值會減小．若通入的N₂中混有少量O₂，如上計算得到的x＜3．
故答為：（1）防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置與鈣反應；（2）停止加熱，繼續通氮氣至裝置冷卻；
（3）①3；②偏小，因為鈣的總量不變，含有氧化鈣的氮化鈣總質量增大，鈣與氮（不純）元素的質量比減小，其個數比也變小，所以x值會減小．
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鈉的實驗方法，是解答本問題的基礎．