Question

N₂在化工生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、航天航空等諸多領(lǐng)域用途廣泛．某化學(xué)興趣小組同學(xué)為探究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N₂的方法，進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備．請(qǐng)你參與交流與討論．
【查閱資料】N₂的制法有下列三種方案：
方案1：加熱條件下，以NH₃還原CuO可制得N₂，同時(shí)獲得活性銅粉．
方案2：加熱NaNO₂和NH₄Cl的濃溶液制得N₂．
方案3：將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N₂．
【實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備】以實(shí)驗(yàn)室常見儀器（藥品）等設(shè)計(jì)的部分裝置如圖（有的夾持和加熱儀器未畫出）．
【分析交流】
（1）若按方案1制得干燥、純凈的N₂，且需要的NH₃以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的順序連接的順序是（填寫序號(hào)，下同）

 

．獲得N₂的反應(yīng)原理是（寫反應(yīng)方程式）

 

．
（2）若以排水法收集N₂，其中會(huì)混入水蒸氣．但也不宜用排空氣法，其原因是

 

．你提出的收集方法是

 

．
（3）若以方案2制得N₂，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是

 

．為保證實(shí)驗(yàn)安全順利進(jìn)行，操作時(shí)應(yīng)

 

（填寫兩點(diǎn)）．
（4）上述三個(gè)方案中，制得的N₂純度最差的是

 

．在N₂純度要求不甚嚴(yán)格的情況下，有人建議將方案1和方案3結(jié)合使用，你認(rèn)為其優(yōu)點(diǎn)是

 

．

Answer 1

分析：（1）用生石灰和濃氨水作原料制取氨氣，需選擇固體和液體不需要加熱制取氣體的裝置，提供的裝置E符合條件，根據(jù)制取并收集純凈的N₂的原理選擇裝置；
（2）根據(jù)氣體性質(zhì)選擇收集方法；
（3）根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置；從安全角度來(lái)考慮操作要點(diǎn)；
（2）依據(jù)制備過程分析，①②中Cu 和 CuO 可以循環(huán)使用．

解答：解：（ l ） 濃氨水易揮發(fā)，CaO固體與水反應(yīng)放出大量的熱，導(dǎo)致溫度升高，使得氨氣在水中的溶解度進(jìn)一步減少，以氣體的形式逸出，制得氨氣，題中所給的裝置，適用于制備氣體的發(fā)生裝置的是E，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：NH₃?H₂O+CaO═Ca（OH）₂+NH₃↑，氨氣中混有水蒸氣，故可用堿石灰干燥，選用D裝置，氨氣和氧化銅在B裝置中反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：2NH₃+3CuO

△   .

3Cu+N₂↑+3H₂O，按方案1制取N₂中會(huì)含有未反應(yīng)的氨氣，因此，還需要用試劑吸收氨氣，由于氨氣是一種堿性氣體，所以用濃硫酸來(lái)吸收氮?dú)庵械陌睔�，選用C裝置，
故答案為：E→D→B→C；2NH₃+3CuO

△   .

3Cu+N₂↑+3H₂O；
（2）N₂的相對(duì)分子質(zhì)量28與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量相近，故不宜用排空氣法；可直接用塑料袋收集，
故答案為：N₂的相對(duì)分子質(zhì)量28與空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量相近（用氣體密度大小比較回答問題也給分）；以塑料袋直接收集；
（3）根據(jù)信息反應(yīng)物是亞硝酸鈉（NaNO₂）和氯化銨的濃溶液混合物，NaNO₂+NH₄Cl

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O，需圓底燒瓶作反應(yīng)容器，需加熱，A裝置適合，用濃硫酸干燥，選用C裝置；為保證實(shí)驗(yàn)安全順利進(jìn)行，裝藥品前檢查裝置的氣密性；向燒瓶?jī)?nèi)加少許碎瓷片防暴沸；將分液漏斗上部活塞凹槽與口部小孔相對(duì)，便于液體順利流下；
故答案為：AC；將分液漏斗上部活塞凹槽與口部小孔相對(duì)；檢查裝置的氣密性；向燒瓶?jī)?nèi)加少許碎瓷片；
（4）從制備過程看，方案1和2能得到純凈的氮?dú)猓�而方�?制取的氮?dú)庵谢煊邢∮袣怏w、二氧化碳、水蒸氣等物質(zhì)，
故方案3氮?dú)饧兌茸畈�；方�?和3反應(yīng)原理簡(jiǎn)單，原料來(lái)源多，銅和氧化銅可以循環(huán)利用；
故答案為：方案3；Cu 和 CuO 可以循環(huán)使用，節(jié)省藥品．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于三條途徑按不同要求制取氮?dú)獾木C合性實(shí)驗(yàn)題，從題干信息中找突破口，根據(jù)信息將學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行遷移是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．