Question

【題目】氮化鋰(Li3N)是一種優(yōu)良的貯氫材料，遇水強烈水解，在空氣中加熱能劇烈燃燒，下圖裝置中ABCD用于制取干燥、純凈的N2，裝置E用于制取Li3N。

已知：鋰的密度為0.534g/cm3，熔點180C，沸點1340C；鋰與氨反應(yīng)生成LiNH2和H2，約500C左右Li與N2反應(yīng)生成Li3N。

回答下列問題：

(1)連接好裝置開始實驗前必須進行的操作是___。

(2)實驗完成后，A、C、E裝置中酒精燈撤去的順序依次是___，裝置F的儀器名稱是___。

(3)裝置D(未畫出)所裝藥品是___，作用是干燥N2和___。

(4)裝置E中石棉絨(透氣且性質(zhì)穩(wěn)定)包裹的Li的作用是___，后一個Li粒裝在鐵舟中而不是直接放在反應(yīng)管中的原因是___。

(5)裝置C中反應(yīng)的化學方程式為___。

(6)已知鐵舟中金屬鋰質(zhì)量為7.0g，將E中鐵舟連同所裝固體在實驗前后進行稱重，所得數(shù)據(jù)如下表所示，則Li3N的產(chǎn)率約為________%。(保留一位小數(shù))

采集時間	實驗前	實驗后
實驗數(shù)據(jù)	40.2g	44.6g

Answer 1

【答案】檢查裝置氣密性 ECA 干燥管 濃硫酸或濃H2SO4 吸收未反應(yīng)完的NH3 去除裝置中殘留的O2 金屬鋰加熱會熔化，使用鐵舟防止熔化的鋰外流，金屬鋰可能與硬質(zhì)玻璃管中的二氧化硅反應(yīng) 3CuO+ 2NH33Cu+ N2+3H2O 94.3

【解析】

根據(jù)題中提供的裝置完成制備氮化鋰的實驗，實驗室用氫氧化鈣和氯化銨混合加熱制備少量氨氣，產(chǎn)生的氨氣用堿石灰干燥，用氧化銅將氨氣氧化為氮氣，由于氮化鋰易水解生成氫氧化鋰和氨氣，所以生成的氮氣再經(jīng)濃硫酸干燥后再與鋰反應(yīng)，同時濃硫酸也可以吸收未反應(yīng)的氨氣，這樣可以達到除去氮氣的雜質(zhì)的目的，為防止空氣中的水份進入有氮化鋰的裝置，實驗裝置的最后要連一個干燥裝置，據(jù)此分析解答。

根據(jù)題中提供的裝置完成制備氮化鋰的實驗，實驗室用氫氧化鈣和氯化銨混合加熱制備少量氨氣，產(chǎn)生的氨氣用堿石灰干燥，用氧化銅將氨氣氧化為氮氣，由于氮化鋰易水解生成氫氧化鋰和氨氣，所以生成的氮氣再經(jīng)濃硫酸干燥后再與鋰反應(yīng)，同時濃硫酸也可以吸收未反應(yīng)的氨氣，這樣可以達到除去氮氣的雜質(zhì)的目的，為防止空氣中的水份進入有氮化鋰的裝置，實驗裝置的最后要連一個干燥裝置。
(1) 根據(jù)上面的分析可知，由于實驗中有氣體通過，實驗前首先要檢查裝置氣密性。

故答案為：檢查裝置氣密性；

(2) 實驗完成后，E中生成的Li3N要在氮氣流中冷卻，所以裝置中酒精燈撤去的順序依次是ECA， 裝置 F 的儀器名稱是干燥管。

故答案為：ECA；干燥管；

(3) 由于氮化鋰易水解生成氫氧化鋰和氨氣，所以生成的氮氣再經(jīng)濃硫酸干燥后再與鋰反應(yīng)，同時濃硫酸也可以吸收未反應(yīng)的氨氣，這樣可以達到除去氨氣的雜質(zhì)的目的，所以裝置D 所裝藥品是濃硫酸， 作用是干燥N2和吸收未反應(yīng)完的NH3，

故答案為：濃硫酸；吸收未反應(yīng)完的NH3；

(4) 根據(jù)Li的性質(zhì)及實驗的要求，裝置E中石棉絨包裹的Li的作用是去除裝置中殘留的O2。

后一個Li粒裝在鐵舟中而不是直接放在反應(yīng)管中的原因是金屬鋰加熱會熔化，使用鐵舟防止熔化的鋰外流，金屬鋰可能與硬質(zhì)玻璃管中的二氧化硅反應(yīng)。

故答案為：去除裝置中殘留的O2；金屬鋰加熱會熔化，使用鐵舟防止熔化的鋰外流，金屬鋰可能與硬質(zhì)玻璃管中的二氧化硅反應(yīng)；

(5) 裝置C中用氨氣與氧化銅在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅和氮氣及水，反應(yīng)的方程式為3CuO+ 2NH33Cu+ N2+3H2O，

故答案為：3CuO+ 2NH33Cu+ N2+3H2O ；

(6)由實驗數(shù)據(jù)可知，金屬鋰質(zhì)量為7.0g，根據(jù)方程式：N2+6Li2Li3N ，7.0gLi理論上制備Li3N的質(zhì)量為35=11.67g；

反應(yīng)后固體增重為增加的氮元素的質(zhì)量，則實際生成Li3N的質(zhì)量為（44.6g-40.2g）×=11.0g，

則Li3N的產(chǎn)率約為100%= 94.3%，

故答案為：94.3%。