Question

氮化钙（Ca₃N₂）是一种重要的化学试剂，通常条件下为棕色易水解的固体。某小组在实验室制备氮化钙并测定其纯度，设计如下实脸（夹持装置略去）：

I．氮化钙的制备。

（1）加热条件下，钙和氮气制备氮化钙的反应方程式为_________。

（2）按气流由左到右的方向，上述装置合理的连接顺字为__________(填仪器接口字母)。

（3）按连接好的装置进行实验。

①实验步骤如下，检查装置气密性，加入药品：_______（请按正确顺序填入下列步骤的字母标号）。

a.点燃装置C处酒精灯，反应一段时间        b.打开分液漏斗活塞

c.点燃装置A处酒精灯                     d.熄灭装置A处酒精灯

e.熄灭装置C处酒精灯                     f.关闭分液漏斗活塞

②装置B的作用为_________。

③装置C的硬质玻璃管中的现象为_________。

（4）设计实验证明Ca₃N₂中混有钙单质：_______________。

II．测定氮化钙纯度。

i.称取4.0g反应后的固体，加入足量水，将生成的气体全部蒸出并通入100.00mL 1 .00mol/L盐酸中，充分反应后，将所得溶液稀释到200 . 00 mL;

ii．取20 . 00mL稀释后的溶液，用0 . 2mol/LNaOH标准溶液滴定过量的盐酸，到终点时消耗标准溶液25 . 00 mL。

（5）所取固体中氮化钙的质量分数为_____________。

Answer

3Ca+N2Ca3N2 igh（或hg）ab（或ba）ef（或fe）jk（或kj）dc cbaefd 防止外界空气进入装置C使Ca3N2变质 银白色金属逐渐变为棕色 取混合物少量于洁净试管中，加入适量稀盐酸，将生成的气体净化后，通入灼热的CuO黑色固体变红，则Ca3N2中混有钙单质 92.5%

【解析】由题意知，制备氮化钙要用到氮气和钙，根据所给装置可以判断，本实验中所用氮气来自于空气，先将空气用碱石灰干燥，再用炽热的铁粉除去其中氧气，，然后再加热条件下与钙发反应得到氮化钙，由于氮化钙易水解，所以后面要接一个保护装置以防止水蒸气与氮化钙接触反应。

I．（1）钙和氮气制备氮化钙的反应方程式为3Ca+N2Ca3N2。

（2）按气流由左到右的方向，合理的连接顺字为igh（或hg）ab（或ba）ef（或fe）jk（或kj）dc。

（3）①实验步骤如下，检查装置气密性，加入药品，点燃装置A处酒精灯，打开分液漏斗活塞，点燃装置C处酒精灯，反应一段时间，熄灭装置C处酒精灯，关闭分液漏斗活塞，熄灭装置A处酒精灯。所以正确的顺序为cbaefd。②氮化钙易水解，而空气中是有水蒸气的，所以装置B的作用为防止外界空气进入装置C使Ca3N2变质。

③因为钙是银白色金属，而氮化钙是棕色的，所以装置C的硬质玻璃管中的现象为银白色金属逐渐变为棕色。

（4）要证明Ca3N2中混有钙单质，可以取混合物与盐酸反应生成氯化钙、氯化铵和氢气（虽然钙与水也能反应生成氢气，因氮化钙与水反应会生成氨气，如果混合物直接和水反应，生成的气体中氨气是主要成分，又因硫酸钙微溶会影响固体的溶解，所以用盐酸来与混合物反应检验钙是最好的），生成的气体用CuO来检验，如果黑色的氧化铜变红则证明有氢气生成，也就证明了钙单质的存在。所以实验方案为：取混合物少量于洁净试管中，加入适量稀盐酸，将生成的气体净化后，通入灼热的CuO黑色固体变红，则Ca3N2中混有钙单质。

（5）氮化钙与水反应生成氨气和氢氧化钙，钙与水反应生成氢氧化钙和氢气。将氨气通入盐酸中生成氯化铵。盐酸的总物质的量为0.1mol,过量的盐酸消耗的氢氧化钠为25.0010-3L0.2mlo/L =0.05mol，所以n(NH3)=0.05mol，由N元素守恒求出n(Ca3N2)=0.025mol，所以m(Ca3N2)=0.025mol =3.7g，所取固体中氮化钙的质量分数为92.5%。