Question

【題目】（14分）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。 進行實驗時可選擇的實驗儀器如下圖所示（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。下圖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+NH4ClNaCl+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。（4分，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．嚴謹求實的科學(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

【答案】【方法二】E 堿石灰

【方法三】

【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】①是檢查裝置的氣密性；目的是因為反應(yīng)放熱，防止水準管中水沖出，影響實驗（必須寫出關(guān)鍵詞“反應(yīng)放熱”）

【解釋與結(jié)論】

空氣中含有密度比氮氣大的物質(zhì)。或空氣中含有密度（或相對分子質(zhì)量）比氮氣大的稀有氣體，導(dǎo)致密度偏大。

【反思與評價】

C；A、C

【解析】

試題分析：

方法二：空氣中除了含有氮氣和氧氣外，還含有二氧化碳和水蒸汽等，故為保證所得氮氣盡可能純凈，除了使用銅外，還可以向裝置 E中加入堿石灰以除去其它雜質(zhì)氣體。

【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】

（1）制取任何氣體前均要檢查裝置的氣密性，故加入藥品前必須進行的實驗①是檢驗裝置的氣密性；

（2）步驟④中，移走酒精燈的目的是因為反應(yīng)放熱，防止水準管中水沖出，影響實驗;

（3）利用化學(xué)方程式，根據(jù)氯化銨與氮氣反應(yīng)的質(zhì)量比即可計算出生成的氮氣的質(zhì)量。

解：設(shè)反應(yīng)生成N2的質(zhì)量為x

NaNO2 + NH4ClNaCl + 2H2O + N2↑

53．5 28

0．21g x

53.5／28 =0.21g／x

x ≈ 0．11g

實驗生成N2的密度= =1．25g/L ；

【解釋與結(jié)論】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，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是空氣中含有密度比氮氣大的物質(zhì)，如稀有氣體，導(dǎo)致密度偏大。

【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C．使NaNO2飽和溶液順利滴下；

（2）科學(xué)家瑞利僅僅是從小數(shù)點第三位數(shù)的差別，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)家嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度和敢于懷疑的批判精神和不能因為微小的差異而放過一次成功的機會。故選AC。