Question

氮化镁（Mg₃N₂)是工业上应用广泛的离子化合物，通常条件下为黄绿色的粉末，极易与水反应，常用作接触媒。

I．氮化镁的制备

下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的两种实验方案示意框(实验前系统内的空气已排除， 图中箭头表示气体的流向)。

（1）Mg₃N₂的电子式为__________________。

（2）请结合化学方程式分析乙同学方案中氢氧化钠的作用：_____________________________。

（3）上述方案中，可制得氮化镁的方案为________________。

（4）丙同学利用空气中含有大量N₂的事实，用以下装置设计了另外一种制备氮化镁的方案（夹持装置略去）：

①按气流由左到右的方向，上述装置合理的连接顺序为____________________（填装置字母）。

②装置D的作用为__________________。

Ⅱ.定性分析产物

操作步骤	实验现象	解释原因
取少量产品于试管中，加足量蒸馏水	试管底部有固体不溶物，有刺激性气味的气体产生	（5）写出反应的化学方程式__________________________
弃去上层清液，加入足量稀盐酸	观察到固体全部溶解且冒气泡	（6）冒气泡的原因___________

Ⅲ.定量测定氮化镁纯度

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100.00mL1.00mol/L盐酸中，充分反应后，将所得溶液稀释到200.00mL

ii.取20.00 mL稀释后的溶液，用0.2 mol/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

（7）所取固体中氮化镁的质量分数为____________________。

Answer

固体NaOH溶于浓氨水后，放出大量的热，促使NH3的挥发：溶液中OH-浓度的增加，使NH3+H2ONH3·H2ONH4++ OH-向生成NH3的方向移动。 乙 E-D-A-C-B 吸收空气中的CO2和H2O，防止与镁反应 Mg3N2+6H2O =3Mg(OH)2↓+2NH3↑ 未反应的镁与盐酸反应产生氢气 62.5%

【解析】(1)氮化镁(Mg3N2)是离子化合物，则其电子式为；

(2)固体NaOH溶于浓氨水后，放出大量的热，促使NH3挥发；溶液中OH-浓度的增加，使NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-向生成NH3的方向移动。

(3)甲方案制得的NH3经过碱石灰干燥，再经过浓硫酸时和硫酸反应生成硫酸铵，使得反应至此终结，后边反应由于没有NH3无法进行，因此不能得到氮化镁，在这里，甲方案可以立即予以否定，即使本方案第4步也不合理，但已无须考虑和提出了。乙方案改正了甲方案的两个错误，NH3被CuO氧化成N2后，经过水洗除去未反应的NH3，最后氮气经浓硫酸干燥后与高温镁粉反应得到氮化镁。

(4)①由题意知，制备氮化镁要用到氮气和镁，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并除去其中的CO2，再用炽热的铁粉除去其中氧气，然后在加热条件下与镁发生反应得到氮化镁，由于氮化镁易水反应，所以后面要接一个保护装置，以防止水蒸汽与氮化镁接触反应，则按气流由左到右的方向，合理的连接顺序为E-D-A-C-B；

②使用装置D的目的是为吸收空气中的CO2和H2O，防止与镁反应；

(5)根据题意知Mg3N2+6H2O =3Mg(OH)2↓+2NH3↑；

(6)镁与冷水不反应，镁与盐酸反应放出氢气；

(7)氮化镁与水反应生成氨气和氢氧化镁。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25.00×10-3L×0.2mol/L×=0.05mol，所以n(NH3)=0.05mol，由N元素守恒求出n(Mg3N2)=0.025mol，所以m(Mg3N2)=0.025mol×100g/mol=2.5g，所得固体中氮化镁的质量分数为×100%=62.5%。