Question

某學習小組將“從空氣中制取氮氣”作為研究課題，以下是他們的實驗方案：

（1）除去二氧化碳和水蒸氣：寫出圖1裝置 A中發生反應的化學方程式______；
（2）除去氧氣：他們分別收集一瓶（1）中得到的氣體，用圖2裝置進行實驗，其中甲同學選用紅磷，乙同學選用木炭．你認為：選用______（填“紅磷”或“木炭”）的方法不科學，原因是______；
（3）分析誤差：此法得到的氮氣密度與氮氣的實際密度有誤差，請你分析產生誤差的可能原因（寫兩種）______；
（4）利用物質間某些性質的差異選用不同的方法將它們分離，是分離物質的基本思路．例如：在工業上，分離空氣中的氮氣和氧氣是利用它們沸點的不同．請列舉一種你所知道的利用物質性質差異分離物質的方法______．

Answer 1

解：
（1）圖1裝置 A的作用是除二氧化碳，發生反應的化學方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，裝置B的作用是干燥，除去水蒸氣．
（2）紅磷燃燒產生的濃濃白煙是P₂O₅固體，木炭燃燒生成的二氧化碳氣體，因此選用木炭的方法不科學．
（3）得到的氮氣密度與氮氣的實際密度有誤差，產生誤差的可能原因有：藥品的量不足，氧氣沒有全部耗盡；稀有氣體不反應，不能除去；裝置漏氣等．
（4）利用物質間某些性質的差異選用不同的方法將它們分離，是分離物質的基本思路．例如：在工業上，分離空氣中的氮氣和氧氣是利用它們沸點的不同．列舉利用物質性質差異分離物質的方法：如粗鹽提純利用過濾．
故答案為：
（1）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（2）木炭；因木炭燃燒生成二氧化碳氣體，影響實驗結果；
（3）氮氣中含有稀有氣體；氧氣沒有除盡；
（4）粗鹽提純利用過濾．
分析：（1）以空氣為原料制取N₂，從其設計的方案可知，采取除去空氣中其他氣體剩余N₂ 的方法．空氣中除N₂外還含有O₂、CO₂、水蒸氣．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，因濃硫酸具有吸水性，所以除水蒸氣選用濃硫酸，除二氧化碳時，氣體要從溶液中通過，會帶出水蒸氣，所以要先除二氧化碳再干燥．
（2）采用圖2裝置實驗時，要選擇能在空氣中燃燒的物質，但燃燒產物不能有氣體，否則生成的氣體混在N₂中，影響實驗結果．
（3）產生誤差可能的原因有多方面，如藥品的量不足，氧氣沒有全部耗盡；稀有氣體不反應，不能除去；裝置漏氣等．
（4）由所學知識可知，分離混合物的方法有過濾、結晶、蒸餾等，這些方法都有一定的使用范圍，利用物質間某些性質的差異而應用．如過濾適用于可溶性固體與不容性固體的分離；結晶適用于兩種可溶性固體的分離，根據兩物質的溶解能力不同，采用不同的結晶方法；蒸餾適用于兩種液體混合物的分離，根據沸點的不同加以分離．
點評：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，重點聯系空氣中氧氣含量測定實驗進行分析．