Question

镁在空气中燃烧除生成MgO外，还可能生成Mg₃N₂．某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体（不含单质）进行实验，探究其组成．
（1）甲组同学取一定量燃烧后的固体投入水中，得到了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体的化学式为

 

，说明固体中含有Mg₃N₂，生成该气体的化学反应方程式为

 

．
（2）乙组同学为测定Mg₃N₂含量，用图示装置进行实验，充分反应后再加热A，其中浓硫酸的作用是

 

，对A加热的目的是

 

．已知加入的固体质量为4.0g，最终C装置增重ag，则固体中含Mg₃N₂

 

g（用含a的式子表示）．
（3）丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高，理由是

 

．有的同学认为乙组同学的测定结果偏低，理由是

 

．
丙组同学进行了改进，他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥，并灼烧固体至恒重，测得其质量为4.08g．上述过程中，洗涤沉淀的操作是

 

．镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg₃N₂的质量分数为

 

．
（4）有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法，解决了现有方法存在的原料成本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题，其原理是将含镁矿石粉（含氧化镁）与铵盐混合，经过煅烧、水溶、过滤，得到粗镁盐溶液，并回收煅烧产生的氨．写出用固体（NH₄）₂SO₄与含镁矿石粉煅烧的化学反应方程式

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是氨气；氮化镁和水反应生成氢氧化镁和氨气，据此分析方程式；
（2）浓硫酸具有酸性，能吸收碱性气体氨气，氨气易溶于水，加热抑制氨气溶解，根据N原子守恒计算氮化镁质量；
（3）浓硫酸具有吸水性，能吸收水蒸气而导致测定结果偏高；
部分NH₃滞留在装置内没有完全被浓硫酸吸收，从而造成结果偏低；
洗涤操作方法为：向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至完全浸没沉淀，待水全部流出后，重复操作；
根据Mg原子守恒计算氮化镁质量，再根据质量分数公式计算氮化镁质量分数；
（4）高温下，MgO和（NH₄）₂SO₄反应生成MgSO₄、NH₃和H₂O，据此书写反应方程式．

解答： 解：（1）能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是NH₃；氮化镁和水反应生成氢氧化镁和氨气，反应方程式为Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑，
故答案为：NH₃； Mg₃N₂+6H₂O=3Mg（OH）₂↓+2NH₃↑；
（2）氨气属于碱性气体，浓硫酸具有酸性，所以可以用浓硫酸吸收NH₃，则浓硫酸的作用是吸收氨气；
氨气极易溶于水，升高温度抑制氨气溶解，所以加热能将装置A中反应生成的氨气全部驱赶到装置C中，从而减少实验误差；
C装置吸收的是氨气，根据N原子守恒得Mg₃N₂----2NH₃，设氮化镁的质量为x，
Mg₃N₂----2NH₃，
100      34
x        ag
100：34=x：ag
x=

100×ag

34

=

50a

17

g，
故答案为：吸收生成的NH₃；将装置A中反应产生的NH₃全部驱赶到装置C中；

50a

17

；
（3）浓硫酸具有吸水性，能吸收水蒸气而导致测定结果偏高，加热A能导致氨气中含有水蒸气，空气中含有水蒸气，所以NH₃中的水蒸气以及外部空气中的水蒸气都可能进入C装置而被浓硫酸吸收，造成结果偏高；
部分NH₃滞留在装置内导致没有完全被浓硫酸吸收，从而造成结果偏低；
洗涤操作方法为：向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至完全浸没沉淀，待水全部流出后，重复操作2-3次；
燃烧后的固体中含MgO和Mg₃N₂两种物质，Mg₃N₂与水反应生成Mg（OH）₂，经灼烧，固体最终全部变成MgO，
设氮化镁的质量为m，
Mg₃N₂→3MgO△m（固体增重）
100g       20g
m         0.08g
100g：20g=m：0.08g，
m（Mg₃N₂）=

100g×0.08g

20g

=0.4g
故镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg₃N₂的质量分数为

0.4g

4.0g

×100%=10%，
故答案为：C装置的两侧无干燥装置，NH₃中的水蒸气以及外部空气中的水蒸气都可能进入C装置而被浓硫酸吸收，造成结果偏高；可能有部分NH₃滞留在装置内没有完全被浓硫酸吸收，从而造成结果偏低；向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至完全浸没沉淀，待水全部流出后，重复操作2～3次；10%；
（4）高温下，MgO和（NH₄）₂SO₄反应生成MgSO₄、NH₃和H₂O，所以该反应方程式为：（NH₄）₂SO₄+MgO

高温  .

MgSO₄+2NH₃↑+H₂O，故答案为：（NH₄）₂SO₄+MgO

高温  .

MgSO₄+2NH₃↑+H₂O．

点评：本题考查性质实验方案设计，明确物质的性质及实验原理是解本题关键，难点是误差分析，要根据物质性质结合实验装置分析误差，同时考查学生分析问题的缜密性，题目难度中等．