Question

實驗室獲取氮氣有很多種途徑，常見的有3種方法．

方法一：將氨氣（NH₃）通過赤熱的裝有氧化銅的玻璃管，生成銅、氮氣和水蒸氣，除去水蒸氣后測得氮氣的密度為1.2508g/L．
方法二：將空氣通過灼熱的銅，得到較純凈的氮氣和氧化銅粉末，測得該氣體的密度為1.2572g/L． 進(jìn)行實驗時可選擇的實驗儀器如圖1所示（省略夾持裝置與加熱裝置）．為保證所得氮氣盡可能純凈，除了使用銅外，還可以向裝置

 

 （選填裝置編號）中加入

 

（填名稱）以除去其它雜質(zhì)氣體．
方法三：將亞硝酸鈉（NaNO₂）和氯化銨的飽和溶液加熱，氮元素全部轉(zhuǎn)化為氮氣．如圖2是實驗室用這種方法制N₂，并測定生成N₂體積的裝置（部分裝置略去），請回答相關(guān)問題．
【查閱資料】
（1）NaNO₂+NH₄Cl

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O（此反應(yīng)會放出大量的熱）；
（2）B部分中冰鹽是冷凝作用
【實驗探究】
①

 

；
②20℃時，取含溶質(zhì)0.21g飽和NH₄Cl溶液放入燒瓶，連接裝置；
③調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管，使其與量氣管中液面相平，記錄量氣管中水面讀數(shù)為12.0mL；
④打開分液漏斗活塞，逐滴滴入飽和NaNO₂溶液，加熱至反應(yīng)發(fā)生，移走酒精燈；
⑤燒瓶中不再產(chǎn)生氣泡時，關(guān)閉活塞；
⑥待冷卻至室溫，調(diào)節(jié)兩邊液面高度相平，記錄量氣管中水面讀數(shù)為100.0mL；
⑦處理剩余藥品，整理實驗臺．
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）加入藥品前必須進(jìn)行的實驗①是

 

；
（2）步驟④中，移走酒精燈的目的是

 

；
（3）計算生成氮氣的質(zhì)量和密度．（計算過程中以及最終數(shù)據(jù)均保留2位小數(shù)）

 

【解釋與結(jié)論】
1892年，英國科學(xué)家瑞利（Rayleigh）發(fā)現(xiàn)，采用方法二得到的氮氣在相同條件下比其他方法得到的純氮氣密度總是偏大5‰左右．若實驗設(shè)計與操作均無錯誤，且氮氣已完全干燥，請解釋產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是

 

（已知：相同條件下，氣體的相對分子質(zhì)量越大，密度就越大）
【反思與評價】
（1）裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導(dǎo)管所起的作用是

 

A．防止NaNO₂飽和溶液蒸發(fā)          B．保證實驗裝置不漏氣
C．使NaNO₂飽和溶液順利滴下        D．防止溶液沖入U形管
（2）科學(xué)家瑞利僅僅是從小數(shù)點第三位數(shù)的差別，發(fā)現(xiàn)了新物質(zhì)．這啟示我們在今后的學(xué)習(xí)和生活中要學(xué)習(xí)科學(xué)家的

 

．
A．嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和敢于懷疑的批判精神
B．科學(xué)研究中遇到疑惑就趁早放棄，不要浪費時間
C．不能因為微小的差異而放過一次成功的機會
D．要相信權(quán)威，權(quán)威一定是正確的．

Answer 1

考點：常用氣體的發(fā)生裝置和收集裝置與選取方法,檢查裝置的氣密性,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：常見氣體的實驗室制法、檢驗、干燥與凈化

分析：方法二：根據(jù)實驗的要求要除去空氣中多余的水蒸氣、二氧化碳等雜質(zhì)，可以通過堿性干燥劑完成；（根據(jù)制取氣體時需要檢查裝置氣密性考慮；
【實驗探究】
①該反應(yīng)為制取氮氣的反應(yīng)，所以需裝置不漏氣，實驗前需檢查裝置的氣密性；
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）根據(jù)制取氮氣的反應(yīng)所需裝置的特點解答；
（2）根據(jù)實驗室用飽和NaNO₂和NH₄Cl溶液反應(yīng)制取氮氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)考慮；
（3）根據(jù)氯化銨的質(zhì)量算出生成氮氣的質(zhì)量，再除以氮氣的體積；
【解釋與結(jié)論】根據(jù)方法二得到的氮氣不純進(jìn)行考慮．
【反思與評價】
（1）因為制取氮氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，蒸餾瓶內(nèi)氣體膨脹，壓強會增大，使長頸漏斗中的液體不容易滴下；
（2）科學(xué)家瑞利僅僅是從小數(shù)點第三位數(shù)的差別，所以我們應(yīng)學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度．

解答：解：
方法二：空氣中除了氮氣、氧氣外，還含有二氧化碳、水蒸氣等，為保證所得氨氣盡可能純凈，要除去空氣中多余的水蒸氣、二氧化碳等雜質(zhì)，可以通過堿性干燥劑-堿石灰，既可以吸收二氧化碳又能吸收水；
【實驗探究】
①該反應(yīng)為制取氮氣的反應(yīng)，所以需裝置不漏氣，實驗前需檢查裝置的氣密性；
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）該反應(yīng)為制取氮氣的反應(yīng)，所以需裝置不漏氣，實驗前需檢查裝置的氣密性；
（2）NaNO₂+NH₄Cl 

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O+Q，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以加熱片刻后，即應(yīng)移去酒精燈以防反應(yīng)物沖出；
（3）設(shè)反應(yīng)生成N₂的質(zhì)量為x
  NaNO₂+NH₄Cl 

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O
         53.5          28
         0.21g          x
   

53.5

28

=

0.21g

x

    解得x=0.11g；
生成氮氣的體積為：100ml-12ml=88ml=0.088L
生成氮氣的密度為：

0.11g

0.088L

=1.25g/L；
【解釋與結(jié)論】
將空氣通過灼熱的銅，得到較純凈的氮氣和氧化銅粉末只是除去了氧氣，其中還含有稀有氣體等雜質(zhì)，由于稀有氣體的密度比氮氣密度大，所以導(dǎo)致氮氣密度總是偏大5‰左右．
【反思與評價】
（1）裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導(dǎo)管所起的作用是使NaNO₂飽和溶液容易滴下，因為該反應(yīng)放熱，增加蒸餾瓶內(nèi)壓強，不用導(dǎo)管時長頸漏斗內(nèi)的液體不能滴入蒸餾瓶中．
（2）科學(xué)家瑞利僅僅是從小數(shù)點第三位數(shù)的差別，所以我們應(yīng)學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度．
答案：
【方法二】E     堿石灰
【實驗探究】
①檢查裝置的氣密性
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）檢查裝置的氣密性
（2）防反應(yīng)物沖出
（3）0.11g；1.25g/L
【解釋與結(jié)論】
方法二制得的氮氣中含有密度比氮氣大的稀有氣體，導(dǎo)致密度偏大
【反思與評價】
（1）C
（2）AC

點評：本題是一信息題，考查學(xué)生的知識拓展遷移能力，要求學(xué)生有良好的分析能力，能會從題干信息中找突破口，根據(jù)信息將學(xué)過的知識進(jìn)行遷移．