Question

实验室获取氮气有很多种途径，常见的有3种方法．

方法一：将氨气（NH₃）通过赤热的装有氧化铜的玻璃管，生成铜、氮气和水蒸气，除去水蒸气后测得氮气的密度为1.2508g/L．
方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末，测得该气体的密度为1.2572g/L． 进行实验时可选择的实验仪器如图1所示（省略夹持装置与加热装置）．为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置

 

 （选填装置编号）中加入

 

（填名称）以除去其它杂质气体．
方法三：将亚硝酸钠（NaNO₂）和氯化铵的饱和溶液加热，氮元素全部转化为氮气．如图2是实验室用这种方法制N₂，并测定生成N₂体积的装置（部分装置略去），请回答相关问题．
【查阅资料】
（1）NaNO₂+NH₄Cl

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O（此反应会放出大量的热）；
（2）B部分中冰盐是冷凝作用
【实验探究】
①

 

；
②20℃时，取含溶质0.21g饱和NH₄Cl溶液放入烧瓶，连接装置；
③调节水准管，使其与量气管中液面相平，记录量气管中水面读数为12.0mL；
④打开分液漏斗活塞，逐滴滴入饱和NaNO₂溶液，加热至反应发生，移走酒精灯；
⑤烧瓶中不再产生气泡时，关闭活塞；
⑥待冷却至室温，调节两边液面高度相平，记录量气管中水面读数为100.0mL；
⑦处理剩余药品，整理实验台．
【实验分析及数据处理】
（1）加入药品前必须进行的实验①是

 

；
（2）步骤④中，移走酒精灯的目的是

 

；
（3）计算生成氮气的质量和密度．（计算过程中以及最终数据均保留2位小数）

 

【解释与结论】
1892年，英国科学家瑞利（Rayleigh）发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比其他方法得到的纯氮气密度总是偏大5‰左右．若实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因是

 

（已知：相同条件下，气体的相对分子质量越大，密度就越大）
【反思与评价】
（1）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏瓶之间连接的导管所起的作用是

 

A．防止NaNO₂饱和溶液蒸发          B．保证实验装置不漏气
C．使NaNO₂饱和溶液顺利滴下        D．防止溶液冲入U形管
（2）科学家瑞利仅仅是从小数点第三位数的差别，发现了新物质．这启示我们在今后的学习和生活中要学习科学家的

 

．
A．严谨求实的科学态度和敢于怀疑的批判精神
B．科学研究中遇到疑惑就趁早放弃，不要浪费时间
C．不能因为微小的差异而放过一次成功的机会
D．要相信权威，权威一定是正确的．

Answer 1

考点：常用气体的发生装置和收集装置与选取方法,检查装置的气密性,根据化学反应方程式的计算

专题：常见气体的实验室制法、检验、干燥与净化

分析：方法二：根据实验的要求要除去空气中多余的水蒸气、二氧化碳等杂质，可以通过碱性干燥剂完成；（根据制取气体时需要检查装置气密性考虑；
【实验探究】
①该反应为制取氮气的反应，所以需装置不漏气，实验前需检查装置的气密性；
【实验分析及数据处理】
（1）根据制取氮气的反应所需装置的特点解答；
（2）根据实验室用饱和NaNO₂和NH₄Cl溶液反应制取氮气的反应为放热反应考虑；
（3）根据氯化铵的质量算出生成氮气的质量，再除以氮气的体积；
【解释与结论】根据方法二得到的氮气不纯进行考虑．
【反思与评价】
（1）因为制取氮气的反应是放热反应，蒸馏瓶内气体膨胀，压强会增大，使长颈漏斗中的液体不容易滴下；
（2）科学家瑞利仅仅是从小数点第三位数的差别，所以我们应学习科学家严谨的态度．

解答：解：
方法二：空气中除了氮气、氧气外，还含有二氧化碳、水蒸气等，为保证所得氨气尽可能纯净，要除去空气中多余的水蒸气、二氧化碳等杂质，可以通过碱性干燥剂-碱石灰，既可以吸收二氧化碳又能吸收水；
【实验探究】
①该反应为制取氮气的反应，所以需装置不漏气，实验前需检查装置的气密性；
【实验分析及数据处理】
（1）该反应为制取氮气的反应，所以需装置不漏气，实验前需检查装置的气密性；
（2）NaNO₂+NH₄Cl 

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O+Q，该反应为放热反应，所以加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出；
（3）设反应生成N₂的质量为x
  NaNO₂+NH₄Cl 

△   .

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

53.5

28

=

0.21g

x

    解得x=0.11g；
生成氮气的体积为：100ml-12ml=88ml=0.088L
生成氮气的密度为：

0.11g

0.088L

=1.25g/L；
【解释与结论】
将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末只是除去了氧气，其中还含有稀有气体等杂质，由于稀有气体的密度比氮气密度大，所以导致氮气密度总是偏大5‰左右．
【反思与评价】
（1）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏瓶之间连接的导管所起的作用是使NaNO₂饱和溶液容易滴下，因为该反应放热，增加蒸馏瓶内压强，不用导管时长颈漏斗内的液体不能滴入蒸馏瓶中．
（2）科学家瑞利仅仅是从小数点第三位数的差别，所以我们应学习科学家严谨的态度．
答案：
【方法二】E     碱石灰
【实验探究】
①检查装置的气密性
【实验分析及数据处理】
（1）检查装置的气密性
（2）防反应物冲出
（3）0.11g；1.25g/L
【解释与结论】
方法二制得的氮气中含有密度比氮气大的稀有气体，导致密度偏大
【反思与评价】
（1）C
（2）AC

点评：本题是一信息题，考查学生的知识拓展迁移能力，要求学生有良好的分析能力，能会从题干信息中找突破口，根据信息将学过的知识进行迁移．