Question

【題目】氮化鋰(Li3N)是一種優良的貯氫材料，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；鋰與氨反應生成LiNH2和H2，約500C左右Li與N2反應生成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(透氣且性質穩定)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管中的原因是___。

(5)裝置C中反應的化學方程式為___。

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

采集時間	實驗前	實驗后
實驗數據	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，金屬鋰可能與硬質玻璃管中的二氧化硅反應 3CuO+ 2NH33Cu+ N2+3H2O 94.3

【解析】

根據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濃硫酸干燥后再與鋰反應，同時濃硫酸也可以吸收未反應的氨氣，這樣可以達到除去氮氣的雜質的目的，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，據此分析解答。

根據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濃硫酸干燥后再與鋰反應，同時濃硫酸也可以吸收未反應的氨氣，這樣可以達到除去氮氣的雜質的目的，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濃硫酸干燥后再與鋰反應，同時濃硫酸也可以吸收未反應的氨氣，這樣可以達到除去氨氣的雜質的目的，所以裝置D 所裝藥品是濃硫酸， 作用是干燥N2和吸收未反應完的NH3，

故答案為：濃硫酸；吸收未反應完的NH3；

(4) 根據Li的性質及實驗的要求，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，金屬鋰可能與硬質玻璃管中的二氧化硅反應。

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，金屬鋰可能與硬質玻璃管中的二氧化硅反應；

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

故答案為：3CuO+ 2NH33Cu+ N2+3H2O ；

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

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

則Li3N的產率約為100%= 94.3%，

故答案為：94.3%。