Question

【题目】19世纪末,英国科学家瑞利在对气体密度（通常在混合气体中，相对分子质量大的气体的体积分数越大，则混合气体的平均密度就越大）进行测定的工作中，发现以不同来源的N2进行测定时，会出现不能消除的微小误差，从而导致了稀有气体的发现。在实验中，瑞利利用了如下图所示的实验系统（箭头表示气体流向），通过的气体经过净化处理的纯氧气或空气。

（1）实验中要保证Cu丝始终保持红热，其中发生的化学反应可表示为：___________，2NH3 + 3CuO N2 + 3Cu + 3H2O。倘若在实验中观察到铜丝变黑，可采用的措施是______________，在此反应过程中铜丝的作用是_________和__________；浓硫酸的作用是吸收多余的氨气和______________。

（2）当通过的气体为纯氧时，测得气体的密度为ρ1。

（3）在空气的净化过程中，为除去可能混有的H2S、CO2和水蒸气，可将气体先通过_____________，当净化后的空气通过上述反应系统，在这种情况下测得最终密度ρ2=1.256g·L－1。

（4）当空气直接通过灼热的Cu网，测得气体的密度为ρ3。试ρ1、ρ2、ρ3比较的大小：________________。

Answer 1

【答案】（1）2Cu+O22CuO，减慢氧气的流速或加热液氨；催化剂和指示剂；吸收混合气体中的水蒸气（3）碱石灰（4）ρ1＜ρ2＜ρ3

【解析】

试题分析：（1）根据氨气和氧化铜反应生成铜、氮气、水，以及红热的铜和氧气，可以判断出方程式为：2Cu + O2 2CuO，根据反应方程式可知，铜在反应中起一个链接作用，铜变成黑色，说明氨气消耗的氧化铜少了，氧气量太大，故答案为：减慢氧气的流速或加热液氨，纵观两个反应，可以看出，铜在整个反应过程中，只起了个中间环节作用，本身的化学性质和质量都不变，通过铜丝颜色的变化，可以看出通入氧气的多少，故答案为：催化剂和指示剂，该反应需要的是氮气，所以需要除去水和剩余的氨气，故答案为：吸收混合气体中的水蒸气．

（3）该反应需要的是不同来源的氮气，而硫化氢、二氧化碳是酸性气体，要用碱性的物质吸收，还得会吸收水分，故答案为：碱石灰，

（4）根据反应流程可知，（2）题中反应剩下的只有氮气，密度为ρ1，（3）中剩下的气体有稀有气体和氮气，密度为ρ2，（4）中剩下的气体有氮气、水蒸气、二氧化碳、稀有气体，根据气体的组成可以确定密度的大小，故答案为：ρ1＜ρ2＜ρ3．