题目内容

某学习小组将“从空气中制取氮气”作为研究课题，以下是他们的实验方案：

（1）除去二氧化碳和水蒸气：写出图1装置 A中发生反应的化学方程式；
（2）除去氧气：他们分别收集一瓶（1）中得到的气体，用图2装置进行实验，其中甲同学选用红磷，乙同学选用木炭．你认为：选用（填“红磷”或“木炭”）的方法不科学，原因是；
（3）分析误差：此法得到的氮气密度与氮气的实际密度有误差，请你分析产生误差的可能原因（写两种）；
（4）利用物质间某些性质的差异选用不同的方法将它们分离，是分离物质的基本思路．例如：在工业上，分离空气中的氮气和氧气是利用它们沸点的不同．请列举一种你所知道的利用物质性质差异分离物质的方法__．

解：
（1）图1装置 A的作用是除二氧化碳，发生反应的化学方程式是：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，装置B的作用是干燥，除去水蒸气．
（2）红磷燃烧产生的浓浓白烟是P₂O₅固体，木炭燃烧生成的二氧化碳气体，因此选用木炭的方法不科学．
（3）得到的氮气密度与氮气的实际密度有误差，产生误差的可能原因有：药品的量不足，氧气没有全部耗尽；稀有气体不反应，不能除去；装置漏气等．
（4）利用物质间某些性质的差异选用不同的方法将它们分离，是分离物质的基本思路．例如：在工业上，分离空气中的氮气和氧气是利用它们沸点的不同．列举利用物质性质差异分离物质的方法：如粗盐提纯利用过滤．
故答案为：
（1）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
（2）木炭；因木炭燃烧生成二氧化碳气体，影响实验结果；
（3）氮气中含有稀有气体；氧气没有除尽；
（4）粗盐提纯利用过滤．
分析：（1）以空气为原料制取N₂，从其设计的方案可知，采取除去空气中其他气体剩余N₂的方法．空气中除N₂外还含有O₂、CO₂、水蒸气．二氧化碳能与氢氧化钠反应，所以除二氧化碳用氢氧化钠溶液，因浓硫酸具有吸水性，所以除水蒸气选用浓硫酸，除二氧化碳时，气体要从溶液中通过，会带出水蒸气，所以要先除二氧化碳再干燥．
（2）采用图2装置实验时，要选择能在空气中燃烧的物质，但燃烧产物不能有气体，否则生成的气体混在N₂中，影响实验结果．
（3）产生误差可能的原因有多方面，如药品的量不足，氧气没有全部耗尽；稀有气体不反应，不能除去；装置漏气等．
（4）由所学知识可知，分离混合物的方法有过滤、结晶、蒸馏等，这些方法都有一定的使用范围，利用物质间某些性质的差异而应用．如过滤适用于可溶性固体与不容性固体的分离；结晶适用于两种可溶性固体的分离，根据两物质的溶解能力不同，采用不同的结晶方法；蒸馏适用于两种液体混合物的分离，根据沸点的不同加以分离．
点评：题主要考查实验方案的设计与评价，物质的除杂和分离混合物的方法，重点联系空气中氧气含量测定实验进行分析．

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