Question

10．N₂在諸多領(lǐng)域用途廣泛．某化學(xué)興趣小組為探究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N₂的方法，進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備．請(qǐng)你參與交流與討論．
【查閱資料】N₂的制法有下列三種方案：
方案1：加熱NaNO₂和NH₄Cl的濃溶液制得N₂．
方案2：加熱條件下，以NH₃還原CuO可制得N₂，同時(shí)獲得活性銅粉．
方案3：將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N₂．
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】以實(shí)驗(yàn)室常見儀器（藥品）等設(shè)計(jì)的部分裝置如下圖（有的夾持和加熱儀器未畫出）．

【分析交流】
（1）若以方案1制得N₂，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是A．
（2）若按方案2制得干燥、純凈的N₂，且需要的NH₃以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是（填寫序號(hào)）E→D→B→C．獲得N₂的反應(yīng)原理是（寫反應(yīng)方程式）2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O．
（3）若以排水法收集N₂，其中會(huì)混入水蒸氣．但也不宜用排空氣法，其原因是N₂的相對(duì)分子質(zhì)量28與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量相近（用氣體密度大小比較回答問題也給分）．
你提出的收集方法是用塑料袋直接收集．
（4）上述三個(gè)方案中，制得的N₂純度最差的是方案3．在N₂純度要求不甚嚴(yán)格的情況下，有人建議將方案2和方案3結(jié)合使用，你認(rèn)為其優(yōu)點(diǎn)是Cu 和 CuO 可以循環(huán)使用，節(jié)省藥品．

Answer 1

分析 （1）若以方案1加熱NaNO₂和NH₄Cl的濃溶液制得N₂，反應(yīng)物狀態(tài)是固液混合、反應(yīng)條件是加熱，應(yīng)該選用固液加熱型裝置；
（2）若按方案2制得干燥、純凈的N₂，且需要的NH₃以生石灰和濃氨水作原料，先用生石灰和濃氨水混合制取氨氣，然后用堿石灰干燥氨氣，將氨氣和CuO加熱制取氮?dú)�，再用酸吸收未反�?yīng)的氨氣，最后獲取干燥、純凈的氮?dú)�；在加熱條件下，氨氣和CuO加熱生成Cu和氮?dú)猓?br />（3）氮?dú)夂涂諝庀鄬?duì)分子質(zhì)量接近，所以不宜采用排空氣法收集；可以用塑料袋直接收集；
（4）根據(jù)制備方案中氮?dú)饧兌确治觯�在N₂純度要求不甚嚴(yán)格的情況下，方案2和方案3中Cu 和 CuO 可以循環(huán)使用．

解答 解：（1）若以方案1加熱NaNO₂和NH₄Cl的濃溶液制得N₂，反應(yīng)物狀態(tài)是固液混合、反應(yīng)條件是加熱，應(yīng)該選用固液加熱型裝置，故選A；
（2）若按方案2制得干燥、純凈的N₂，且需要的NH₃以生石灰和濃氨水作原料，先用生石灰和濃氨水混合制取氨氣，不需要加熱，應(yīng)該選取固液混合不加熱型裝置，故選B；然后用堿石灰干燥氨氣，選D；將氨氣和CuO加熱制取氮?dú)猓�選B；再用酸吸收未反應(yīng)的氨氣，選C；最后獲取干燥、純凈的氮?dú)�，所以儀器連接順序是E→D→B→C；在加熱條件下，氨氣和CuO加熱生成Cu和氮?dú)�，反�?yīng)方程式為2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O，
故答案為：E→D→B→C；2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；
（3）N₂的相對(duì)分子質(zhì)量28與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量相近，故不宜用排空氣法；可直接用塑料袋收集，
故答案為：N₂的相對(duì)分子質(zhì)量28與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量相近（用氣體密度大小比較回答問題也給分）；以塑料袋直接收集；
（4）從制備過程看，方案1和2能得到純凈的氮?dú)�，而方�?制取的氮?dú)庵谢煊邢∮袣怏w、二氧化碳、水蒸氣等物質(zhì)，所以方案3氮?dú)饧兌茸畈�；方�?和3反應(yīng)原理簡(jiǎn)單，原料來源多，銅和氧化銅可以循環(huán)利用；
故答案為：方案3；Cu 和 CuO 可以循環(huán)使用，節(jié)省藥品．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氣體制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，明確實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)基本操作過程是解本題關(guān)鍵，會(huì)從實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，難點(diǎn)是儀器連接順序，題目難度中等．