Question

某实验学校初三兴趣小组利用如下装置（部分固定装置已略去）制备氮化钙．

（1）按图连接好实验装置．检查装置气密性的方法是______．
（2）实验前，该小组对实验操作进行讨论：
①小张认为加热时既然铜能与氧气反应，那么钙也能与氧气反应，他的判断依据是______．所以实验时先打开活塞k，再通入N₂一段时间，以赶出管内的空气．
②小王认为在实验过程中导管末端必须插入试管A的水中，目的是______．
③小黄认为装置B可省略，而小高却觉得装置B有作用，请分析装置B的作用______．
（3）已知氮原子的结构示意图为请你初步推断氮化钙的化学式______．

Answer 1

解：（1）将活塞k关闭，将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬玻璃管，管内空气受热膨胀，若在导管末端观察到有气泡冒出，且在撤去酒精灯冷却后，装置内气体体积减小，导管内形成一段水柱时，可判断装置气密性良好；
（2）①钙比铜活泼，铜能与氧气反应，所以钙也能与氧气反应；
②导管插入水中，可以防止空气从导管进入装置而与钙发生反应，所以，反应过程中末端导管必须插入试管M的水中目的是：液封，防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置；
③装置B是防止液体倒吸；
（3）氮元素最外层有5个电子易得到3个电子，所以显-3价，钙显+2价，所以化学式是Ca₃N₂．
故答案为：（1）关闭活塞k，将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬玻璃管，若导管末端有气泡冒出，撤去酒精灯冷却后，在导管内形成一段水柱，则证明装置的气密性良好；（2）①钙比铜活泼 ②防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置，生成氧化钙，引入杂质；　③防倒吸；（3）Ca₃N₂．
分析：（1）利用装置内空气受热时膨胀，若在插入水中的导管末端观察到气泡冒出，且在停止受热后又出现导管内形成一段水柱的现象，可检测装置的气密性；（2）①钙比铜活泼，铜能与氧气反应，所以钙也能与氧气反应；②反应产生的尾气氮气不能与水反应也不能溶于水，把导管插入水中可以防止空气从导管进入装置而造成氧气与钙发生反应；③防止液体倒吸，影响实验效果；
点评：根据实验装置图，分析实验各装置的作用，理解兴趣小组同学制备氮化钙的实验方法，是解答本问题的基础