Question

27、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：
方案一（1）写出图1装置A中发生反应的化学方程式

CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O

；
装置B的作用是

干燥气体

，装置C的作用是

除去氧气

．
方案二（2）将空气通过图1中A、B装置后，收集于图2的广口瓶中，用图2装置代替装置C进行实验．实验中用红磷而不用木炭的原因是

因木炭燃烧生成二氧化碳气体，混入新杂质

；
（3）此法得到的氮气不纯，请你分析可能的原因是

氮气中含有稀有气体（或氧气没有除尽、二氧化碳没有除尽等合理答案均可）

．

Answer 1

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．灼热的铜丝能与氧气反应，这样剩下的气体主要是N₂．
（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．

解答：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 2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，装置B的作用是干燥，除去水蒸气．装置C的作用是用灼热的铜除去氧气．
（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，使氮气中混有二氧化碳气体，因此选用木炭的方法不科学．
（3）方案二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．
故答案为：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；干燥气体（除去水分）；吸收（除去）氧气
（2）因木炭燃烧生成二氧化碳气体，混入新杂质
（3）氮气中含有稀有气体（或氧气没有除尽、二氧化碳没有除尽等合理答案均可）

点评：该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．