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：

方案一（1）寫出圖1裝置A中發生反應的化學方程式______；
裝置B的作用是______，裝置C的作用是______．
方案二（2）將空氣通過圖1中A、B裝置后，收集于圖2的廣口瓶中，用圖2裝置代替裝置C進行實驗．實驗中用紅磷而不用木炭的原因是______；
（3）此法得到的氮氣不純，請你分析可能的原因是______．

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 2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，裝置B的作用是干燥，除去水蒸氣．裝置C的作用是用灼熱的銅除去氧氣．
（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，使氮氣中混有二氧化碳氣體，因此選用木炭的方法不科學．
（3）方案二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．
故答案為：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；干燥氣體（除去水分）；吸收（除去）氧氣
（2）因木炭燃燒生成二氧化碳氣體，混入新雜質
（3）氮氣中含有稀有氣體（或氧氣沒有除盡、二氧化碳沒有除盡等合理答案均可）
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．灼熱的銅絲能與氧氣反應，這樣剩下的氣體主要是N₂．
（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．
點評：該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．