Question

19．颗粒大小达到纳米级的单质铁俗称“纳米铁”，可用作手机辐射屏蔽材料．实验室的制备方法是：以高纯氮气作保护气，在高温条件下用H₂和FeCl₂反应生成“纳米铁”，实验装置如下图．请回答：

（1）A装置用于制取，反应的化学方程式为NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$NaCl+N₂+2H₂O．
（2）实验时，应先将N₂（填“N₂”或“H₂”）通入C装置，反应生成“纳米铁”的化学方程式为；实验中需要保护气的原因是排尽空气，防止生成的铁能与空气中的氧气反应．
（3）a导管口的气态产物除HC1外还可能有NH₃（填化学式）．
（4）利用D装置也可以得到较纯净的氮气．但科学家发现，采用此方法在b导管口得到的氮  气在相同条件下比原方法得到的氮气密度略大，原因是制得的氮气中会含有密度比空气大的气体（假设上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥）；若开始加入的铜粉质量为3.84g，持续通人空气至铜粉全部反应，冷却后固体质量为4.48g，则固体的成分为CuO和Cu₂O，反应的化学方程式为3Cu+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CuO+Cu₂O．

Answer 1

分析 （1）根据题目信息结合质量守恒可知亚硝酸钠与氯化氨反应生成氮气、氯化钠和水，据此写出方程式；
（2）根据题目信息可知，要通过氮气排出装置中的空气；在高温条件下用H₂和FeCl₂反应生成“纳米铁”和氯化氢，据此书写方程式；生成的铁能与空气中的氧气反应；
（3）氮气和氢气在高温条件下能反应生成氨气；
（4）利用D装置收集氮气不纯；根据极限法计算确定固体的成分，然后书写方程式．

解答 解：（1）亚硝酸钠与氯化氨反应生成氮气、氯化钠和水，方程式为：NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$NaCl+N₂+2H₂O；
故答案为：NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$NaCl+N₂+2H₂O；
（2）实验时，应先将N₂通入C装置，排出装置中的空气，在高温条件下用H₂和FeCl₂反应生成“纳米铁”和氯化氢，方程式为：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl，实验中需要保护气的原因是排尽空气，防止生成的铁能与空气中的氧气反应；
故答案为：N₂；H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe+2HCl；排尽空气，防止生成的铁能与空气中的氧气反应；
（3）氮气和氢气在高温条件下能反应生成氨气，所以a导管口的气态产物除HC1外还可能有NH₃；
故答案为：NH₃；
（4）利用D装置收集氮气中会含有密度比空气大的气体；铜粉质量为3.84g，其物质的量为$\frac{3.84g}{64g/mol}$=0.06mol，冷却后固体质量为4.48g，其中含有氧原子的质量为4.48g-3.84g=0.64g，其物质的量为$\frac{0.64g}{16/molg}$=0.4mol，由此可知铜原子的个数与氧原子的个数之比3：2，所以固体的成分为CuO和Cu₂O，其方程式为：
3Cu+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CuO+Cu₂O；
故答案为：制得的氮气中会含有密度比空气大的气体；CuO和Cu₂O；3Cu+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CuO+Cu₂O．

点评 本题是一道信息题，主要考查了物质的性质与方程式的书写，难度不大，培养了学生运用信息的能力．