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，并探究其化学式
（1）反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是______．
（2）制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞k并通入N₂；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后，______；④拆除装置，取出产物．
（3）数据记录如下：

空硬玻璃管质量m0/g	硬玻璃管与钙的质量m1/g	硬玻璃管与产物的质量m2/g
114.8	120.8	122.2

①计算得到化学式（实验式）CaxN₂，其中x=______．
②若通入的N₂中混有少量O₂，如上计算得到的x的值______ （填写“偏大”、“偏小”、“不变”），判断依据是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据钙能与氧气反应的性质分析；
（2）为防止钙与空气中氧气等发生反应，制备氮化钙时应先通入氮气排出装置内空气，然后点燃酒精灯加热进行反应；待反应结束后，为防止水倒流，在将导管从试管内水中撤出前应继续通入氮气，撤出导管后再熄灭酒精灯；最后拆除装置，取出产物；
（3）由实验数据表中数据m₁、m₂与m的差，计算参加反应钠的质量及生成氮化钠的质量，根据反应的化学方程式，由两物质的质量计算氮化钠化学式中x值．
解答：解：（1）导管插入水中，可以防止防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置与钙反应；
（2）为防止试管内的水倒流，反应结束后，需要继续通入氮气，将末端导管从试管A中撤出水面，再熄灭酒精灯；
（3）①参加反应钙的质量=120.8g-114.8g=6g，反应生成氮化钙的质量=122.2g-114.8g=7.4g；
XCa+N₂═Ca_xN₂      
40x    40x+28         
6g      7.4g
  解得：X=3
②因为钙的总量不变，含有氧化钙的氮化钙总质量增大，钙与氮（不纯）元素的质量比减小，其个数比也变小，所以x值会减小．若通入的N₂中混有少量O₂，如上计算得到的x＜3．
故答为：（1）防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置与钙反应；（2）停止加热，继续通氮气至装置冷却；
（3）①3；②偏小，因为钙的总量不变，含有氧化钙的氮化钙总质量增大，钙与氮（不纯）元素的质量比减小，其个数比也变小，所以x值会减小．
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钠的实验方法，是解答本问题的基础．