Question

某实验小组利用如下装置（部分固定装置略）制备氮化钙（Ca_xN₂）并探究其实验式。

（1）按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是_____________。

（2）反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是________________。

（3）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。

（4）数据记录如下:

空瓷舟质量 m0/g	瓷舟与钙的质量 m1/g	瓷舟与产物的质景 m2/g
14．80	15.08	15．15

① 计算得到实验式Ca_xN₂，其中x=______________。

② 若通入的N₂中混有少量O₂，请比较x与3的大小，并给出判断依据:________________。

Answer

（1）关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热；冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置气密性良好（2分）

（2）防止反应过程中空气进入反应管；便于观察N2的流速（2分）

（3）熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入N2，并关闭活塞K(2分)

（4）①2.80（2分）②O2和N2分别与等量的Ca反应，生成CaO的质量高于Ca3N2。若通入的N2中混有少量的O2，会导致计算出n(N)偏大，所以n(Ca)/n(N)<3/2，即x<3（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据装置特点可知检验气密性的方法是：关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热。冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置气密性良好；

（2）为了便于观察N2的流速，同时防止反应过程中空气进入反应管，反应过程中末端导管必须插入试管A的水中；

（3）反应结束后要先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入N2，并关闭活塞K；

（4）①m（Ca）=（15.08-14.80）g=0.28g，m（N）=（15.15-15.08）g=0.07g，

则n（Ca）：n（N）=0.28/40：0.07/14=7：5，则x=14/5=2.8；

②由于O2和N2分别与等量的Ca反应，生成CaO的质量高于Ca3N2，因此若通入的N2中混有少量的O2，会导致计算出n（N）偏大，所以n(Ca)/n(N)＜3/2，即x＜3.

【考点定位】考查化学实验基本操作技能和处理问题的能力，以及对实验结果进行计算和误差分析判断的能力

【名师点晴】注意综合实验设计题的解题思路：（1）巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。（3）看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。