Question

雷利是英國物理學家，他曾用下列兩種方法測定氮氣的密度．
方法一：將除去水蒸氣和二氧化碳的空氣通過燒紅的裝有銅屑的玻璃管，使空氣中的氧氣全部除去，測得氮氣的密度為1.2572kg/L．
方法二：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．
若兩次測定的狀況相同，請問：
（1）方法二中發生反應的化學方程式為

 

；
（2）欲除去空氣中的二氧化碳，可供選擇的裝置（空氣從左端導氣管進入，右端導氣管輸出）如圖所示，你選擇的裝置是

 

，瓶中發生反應的化學方程式為

 

．

（3）請分析兩種方法所測定的氮氣密度數值不同的原因．

 

 

．

Answer 1

分析：（1）根據題中所給信息，反應物為氨氣、氧化銅，生成物為銅、水、氮氣，書寫化學方程式；
（2）二氧化碳能與氫氧化鈉反應，所以除二氧化碳用氫氧化鈉溶液，除二氧化碳時要長進短出；
（3）根據從空氣中分離得到的氮氣，與從含氮物質制得的氮氣相比較來回答本題．

解答：解：（1）方法二：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，化學方程式為：
2NH₃+3CuO

△   .

3Cu+3H₂O+N₂；
（2）除去氣體中雜質時，應使混合氣體通過溶液，即長進短出，所以選擇丙裝置；二氧化碳能與氫氧化鈉反應，所以除二氧化碳應通過過量的氫氧化鈉溶液，發生的反應為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（3）雷利從空氣中分離的氮氣中含有少量稀有氣體，該稀有氣體的密度大于氮氣，并不是純凈的氮氣，19世紀末以前，人們就是認為空氣由氧氣和氮氣組成，還沒有發現其他氣體，從含氮物質制得的氮氣密度是純氮氣的密度，從空氣中分離的氮氣的密度實際上包括了稀有氣體等雜質了，所以測得的氮氣密度偏大．
故答案為：
（1）2NH₃+3CuO

△   .

3Cu+3H₂O+N₂；
（2）丙，2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（3）方法一中的“氮氣”中含有少量的稀有氣體，該稀有氣體的密度大于氮氣．

點評：此題主要考查實驗方案的設計與評價，物質的除雜和分離混合物的方法，通過回答本題知道了從空氣中分離得到的氮氣密度，并不是純氮氣的密度，有誤差．