Question

13．早在1785年，卡文迪许在测定空气组成时，除去空气中的O₂、N₂等已知气体后，发现最后总是留下一个体积不足总体积$\frac{1}{200}$的小气泡．
1892年，瑞利在测定氮气密度时发现，从空气中得到的氮气密度为1.2572g/L，而从氨分解得到的氮气密度为1.2508g/L．两者相差0.0064g/L．
有人认为：以上两种氮气很小的密度差别可能来源于实验误差，瑞利在多次试验中发现，从空气中得到的氮气密度总是比从氨分解得到的氮气密度略大．
瑞利和拉姆赛共同研究后认为：以上两个实验中的“小误差”可能有某种必然的联系，并预测大气中含有某种较重的未知气体．经反复实验，他们终于发现了一种化学性质极不活泼的新气体．
（1）瑞利根据什么坚持认为两种氮气很小的密度差别不可能来源于实验误差？根据“从空气中得到的氮气密度总是比从氨分解得到的氮气密度略大”．
（2）在瑞利和拉姆赛预测中的那种未知的气体密度与氮气密度比较是大（选填“大”或“小”或“无法确定”）．
（3）某同学使用以下一些装置来模拟卡文迪许的实验：

请将仪器连接的最佳顺序（按空气流向填各接口的编号）排列于右：→f→g→c→b→h→i→d→e→a．其中，D装置的作用是除去空气中的酸性气体；E装置的作用是除去氧气；写出在C装置中发生化学反应的方程式3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 （1）两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异是由必然因素造成的．原因是空气中除了氧气和氮气外，还含有其他气体；
（2）空气中除了氧气和氮气外，还含有其他气体，例如稀有气体，因为从空气中得到的氮气密度总是比从氨分解得到的氮气密度略大，所以推测那种未知的气体密度比氮气密度大；
（3）装置要除去二氧化碳、氧气和水，需要使用氢氧化钠溶液、过量的铜粉和浓硫酸，最后得到氮气．

解答 解：（1）两种方法得到的氮气，其密度之间的微小差异是由必然因素造成的．原因是空气中除了氧气和氮气外，还含有其他气体，因此两种氮气很小的密度差别不可能来源于实验误差，根据“从空气中得到的氮气密度总是比从氨分解得到的氮气密度略大”；
（2）空气中除了氧气和氮气外，还含有其他气体，例如稀有气体，因为从空气中得到的氮气密度总是比从氨分解得到的氮气密度略大，所以推测那种未知的气体密度比氮气密度大；
（3）除去空气中的水蒸气和二氧化碳，可以使用氢氧化钠溶液和浓硫酸，需要先除去二氧化碳后进行气体的干燥，这两个过程都需要长尽短出，再用过量的铜粉除去氧气，最后验证氮气．
答案：
（1）根据“从空气中得到的氮气密度总是比从氨分解得到的氮气密度略大”；
（2）大；
（3）f，g，c，b，h，i，d，e；
除去空气中的酸性气体；除去氧气；3Mg+N₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₃N₂．

点评 本题根据化学史材料及考纲要求改编而成，融信息与化学实验于一体，既考核知识与技能，又注重过程与方法，符合当前课改方向．