氮化钙是一种重要的化学试剂，在化工工业有重要用途．实验目的制备氮化钙，并探究其化学式．查阅资料氮化钙是一种棕色晶体，极易与水反应；可以由金属钙在氮气中加热至450

Question

氮化钙是一种重要的化学试剂，在化工工业有重要用途．
【实验目的】制备氮化钙，并探究其化学式．
【查阅资料】氮化钙是一种棕色晶体，极易与水反应；可以由金属钙在氮气中加热至450℃右制得．
【实验装置）如图所示，部分固定装置已略去．

【实验步骤】
①取空硬玻璃管，质量为114.8g；
②检查装置气密性良好，操作和现象是___；
③称取硬玻璃管和钙，质量为120.8g；
④搭好实验装置；
⑤打开活塞k，并通入N₂片刻；
⑥点燃酒精灯；
⑦继续通N₂，将导管末端从试管A中撤出，再熄灭酒精灯；
⑧称取硬玻璃管与产物，质量为122.2g；
⑨取出产物，拆洗装置．
【反思交流】
（1）实验步骤⑥可以观察到硬玻璃管中的实验现象是___；
（2）干燥剂的作用是___；
（3）实验过程中导管末端须插入试管A的水中，目的是防止___；
（4）如果步骤⑦先熄灭酒精灯，再将导管从试管A中撤出，会出现的现象是___；
【数据分析】
（5）根据实验数据，计算得到化学式Ca_xN₂，其中X=___；
（6）如果实验步骤⑤⑥颠倒，实验步骤⑧测得数据m的取值范围是___．

Answer 1

该装置的气密性在连接好后可以用双手捂住试管加热，但是效果不明显，所以采用简单加热的方式观察右侧试管中导气管口是否有气泡．由于结论是装置气密性良好，所以关上活塞K，用酒精灯加热硬质试管，右侧导管口有气泡冒出．
（1）实验步骤⑥是钙在加热的条件下和氮气反应，由于钙单质为银白色，而氮化钙是棕色晶体，所以可以观察到硬玻璃管中的实验现象是 固体由银白色变为棕色；
（2）由于氮化钙能够和水反应生成碱和氨气，所以加入干燥剂防止右侧装置内的水蒸气进入左侧而和氮化钙反应．
（3）由于钙很容易和氧气反应生成氧化钙，所以实验过程中导管末端须插入试管A的水中，目的是防止 空气中的氧气和钙反应；
（4）如果步骤⑦先熄灭酒精灯，再将导管从试管A中撤出，此时由于装置内气压降低而导致水倒吸进入U型管．
【数据分析】
（5）根据实验数据，钙的质量为120.8g-114.8g=6g，生成的氮化钙的质量为122.2g-114.8g=7.4g，也就是结合的氮元素的种类为7.4g-6g=1.4g，所以钙原子和氮原子的个数比为(6g)/(40)：(1.4g)/(14)=3：2．由于给出计算得到化学式Ca_xN₂，所以X=3．
（6）如果实验步骤⑤⑥颠倒，则过程钙会和氧气反应．设6g的钙完全转化成的氧化钙为x．
2Ca+O₂(△.)/()2CaO
80                  112
6g                   x
(80)/(112)=(6g)/(x)
x=8.4g
所以如果完全转化为氧化钙，则对应的m为114.8g+8.4g=123.2g，而完全转化为氮化钙对应的m为122.2g，所以当步骤⑤⑥颠倒，实验步骤⑧测得数据m的取值范围是 122.2～123.2．
故填：关上活塞K，用酒精灯加热硬质试管，右侧导管口有气泡冒出；
【反思交流】
（1）固体由银白色变为棕色；
（2）防止右侧的装置内的水蒸气进入左侧而和氮化钙反应；
（3）空气中的氧气和钙反应；
（4）水倒吸进入U型管；
【数据分析】
（5）3；
（6）122.2～123.2．