高中化学实验物质制备专题4：制含氮气体型综合实验

一、制氮气型综合实验

1．（2020·雅安一模）氮化钙（Ca₃N₂）是一种重要的化工试剂，遇水剧烈水解。实验室可由氮气和钙加热制得，已知：金属钙易与O₂、H₂O反应，实验装置如下图（省略部分固定装置）。

（1）氮化钙中所含的化学键为____________（填“共价键”或“离子键”）。

（2）球形干燥管中的干燥剂可选用碱石灰，结合化学方程式解释其作用___________________________________________。

（3）制备过程中末端导管必须始终插入试管A的水中，目的是：①便于观察N₂的流速，②_________________________________。

（4）制备氮化钙的操作步骤：

①按图示连接好实验装置；

②________________________；

③装入药品，打开活塞K并通入N₂；

④点燃酒精灯，进行反应；

⑤反应结束后，熄灭酒精灯，继续通N₂，使装置冷却至室温；⑥拆除装置，取出产物。

（5）上述步骤中③和④_______（填“能”或“不能”）交换，理由是_____________。

（6）氮气不足会影响实验制得Ca₃N₂的纯度。为测定氮化钙的纯度，实验结束后取一定量的固体混合物于足量水中，收集到气体共6.72L（已折算到标准状况），将该气体通入装有足量灼热CuO的硬质玻璃管中充分反应，测得硬质玻璃管中固体质量减轻6.4g。则Ca₃N₂的纯度为______________（用百分数表示，保留一位小数）（注：氨气能被灼热氧化铜氧化，生成一种对环境无污染气体）。

（7）氨气与氧气在催化剂条件下会生成大气污染物NO，下图是间接电化学法除NO，其原理如下图所示。写出阴极的电极反应式（阴极室溶液呈酸性）_______________；吸收池中除去NO的离子方程式为________________________________。

2．（2020·湖北黄石一模）Li₃N是一种储氢材料，可以用Li和N₂在450℃反应制备。已知Li₃N易水解。下图是某实验小组设计的实验室制备少量Li₃N的装置图。请回答下列问题：

（1）B装置的作用是_____，如果B装置中玻璃管两端没有玻璃棉，可能造成的后果是____。

（2）D装置中的试剂是________，作用是_________________。

（3）C装置的小盘中放有少量Li的作用是___________________。

（4）实验步骤如下：安装好仪器，检查装置气密性，装入试剂，_________________（请按正确的顺序填入下列步骤的标号），拆除装置，取出产物。

①点燃B处酒精灯加热B装置中试管；②打开弹簧夹K，通入空气；③关闭电加热装置，充分冷却；④调节电加热装置控制温度为450℃；⑤关闭弹簧夹K；⑥熄灭B处酒精灯。

（5）请你设计一个实验，用化学方法区分Li与Li₃N，写出实验简要步骤及观察到的现象：____________________________。

（6）Li₃N在H₂中加热时可得到氨基锂（LiNH₂），该反应在270℃可逆，所以Li₃N可作为储氢材料，该反应的化学方程式为_______________________。