Question

【題目】實驗室獲取氮氣有很多種途徑，常見的3種方法是：

方法一：將氨氣通入灼熱的氧化銅粉末，得到純凈的氮氣和銅;

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;

方法三：將亞硝酸鈉(NaNO2)和氯化銨的混合溶液加熱，氮元素全部轉(zhuǎn)化為氮氣。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):

（1）方法一：制氮氣所需的氨氣可以用濃氨水滴加到生石灰中得到，此反應的發(fā)生裝置最好選用________________(選填裝置編號)。請寫出生石灰在此反應中的兩個作用____________、___________。

（2）方法二：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____以除去其它雜質(zhì)氣體。

（3）方法三：制氮氣的化學方程式為_____________________________。

（4）綠色化學是指在制造和應用化學產(chǎn)品時應有效利用(最好可再生)原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑與溶劑。在制取氮氣的3種方法中，聯(lián)合使用方法一和方法二與單獨使用方法三相比，具有很多優(yōu)越性，請從綠色化學的角度進行評價：______________。

（5）1892年，英國科學家瑞利(( Rayleigh)發(fā)現(xiàn)，采用方法二得到的氮氣在相同條件下比方法三得到的氮氣密度總是偏大50‰左右。若上述實驗設(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：_____________。

Answer 1

【答案】 D CaO與水反應，減少了溶劑 CaO遇水放熱，降低了NH3的溶解度（或促使氨水分解） E 堿石灰或CaO或固體氫氧化鈉 NaNO2 +NH4Cl== NaCl+ N 2 ↑＋2H2O Cu和CuO可以循環(huán)使用，節(jié)省試劑；避免使用有毒的NaNO2，污染小 方法二制得的氮氣中含有密度比氮氣大的稀有氣體，導致密度偏大

【解析】（1）用CaO和濃氨水反應，應選固+液—不加熱型的發(fā)生裝置，即D；濃氨水常溫下跟生石灰反應生成氨氣和氫氧化鈣，化學方程式為CaO+NH3H2O=NH3↑+Ca(OH)2，因為氨水不穩(wěn)定易揮發(fā)，生石灰和水反應生成熟石灰的過程中，生石灰的兩個作用是：一方面CaO與水反應，減少了溶劑水，另一方面CaO遇水放熱，降低了NH3的溶解度（或促使氨水分解）。

（2）空氣中除了氮氣、氧氣外，還含有二氧化碳、水蒸氣等，為保證所得氨氣盡可能純凈，要除去空氣中多余的水蒸氣、二氧化碳等雜質(zhì)，可以通過裝置E（內(nèi)裝堿性干燥劑-堿石灰或CaO或固體氫氧化鈉），既可以吸收二氧化碳又能吸收水。

（3）根據(jù)信息反應物是亞硝酸鈉（NaNO2）和氯化銨，反應條件是加熱，氮元素全部轉(zhuǎn)化為氮氣，根據(jù)原子守恒，生成物還有氯化鈉和水，反應的方程式為：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O。

（4）由已知，NH3和CuO生成Cu和N2，而將空氣通過灼熱的銅，得到較純凈的氮氣和氧化銅粉末，故Cu和CuO可以循環(huán)使用，節(jié)省試劑；方法三使用有毒的亞硝酸鈉，方法一和二避免使用有毒的NaNO2，污染小。

（5）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，只是除去了氧氣，其中還含有稀有氣體等雜質(zhì)，由于稀有氣體的密度比氮氣密度大，所以導致氮氣密度總是偏大5‰左右。