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的含量，用下图所示装置进行实验，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4.0 g，最终C装置增重a g，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4.08 g。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与含镁矿石粉混合煅烧时的化学反应方程式________________________

________________________________________________________________________。

Answer 1

答案　(1)NH₃　Mg₃N₂＋6H₂O===3Mg(OH)₂＋2NH₃↑

(2)吸收生成的NH₃　使A装置中反应产生的NH₃全部进入到C装置中　

(3)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　向过滤器中的沉淀物上加蒸馏水至恰好完全浸没沉淀，待水全部流出后，重复操作2～3次　10%

(4)(NH₄)₂SO₄＋MgOMgSO₄＋2NH₃↑＋H₂O

解析　本题是一道探究性实验题，对实验方案的评价及对结果的分析处理能力都进行了考查。(1)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是NH₃，Mg₃N₂与水反应生成Mg(OH)₂和NH₃。(2)浓硫酸是酸性干燥剂，可吸收NH₃，对A加热可促使NH₃挥发，使反应产生的NH₃全部被C装置吸收，则由关系式Mg₃N₂～2NH₃可求出a g NH₃对应 g Mg₃N₂。(3)A装置中产生的NH₃会含有水蒸气，C装置中浓H₂SO₄既吸收NH₃，也吸收NH₃中的水蒸气，而且C装置后未连接隔绝空气中水蒸气的装置，所以C装置增重的a g中包括水蒸气的质量，造成测定结果偏高。反应产生的NH₃在反应结束后由于气压的原因无法全部被排出，而在装置中滞留一部分，造成产生的NH₃不能全部被浓硫酸吸收，所以会造成测定结果偏低。丙组同学所得4.08 g固体是MgO，包括原混合物中的MgO和Mg₃N₂转化来的MgO(Mg₃N₂～3Mg(OH)₂～3MgO)，设原固体混合物中Mg₃N₂、MgO的物质的量分别为x mol、y mol。

则

解得：x＝0.004，y＝0.09

则燃烧后生成的固体中Mg₃N₂质量分数为×100%＝10%。(4)含镁矿石粉中含MgO，MgO与(NH₄)₂SO₄高温反应生成MgSO₄、NH₃和H₂O。