Question

19世紀(jì)末，英國(guó)科學(xué)家瑞利在對(duì)氣體密度（通常在混合氣體中，相對(duì)分子質(zhì)量大的氣體的體積分?jǐn)?shù)越大，則混合氣體的平均密度就越大）進(jìn)行測(cè)定的工作中，發(fā)現(xiàn)以不同來(lái)源的N₂進(jìn)行測(cè)定時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不能消除的微小誤差，從而導(dǎo)致了稀有氣體的發(fā)現(xiàn)．在實(shí)驗(yàn)中，瑞利利用了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（箭頭表示氣體流向），通過(guò)的氣體是經(jīng)過(guò)凈化處理的純氧氣或空氣．
（1）實(shí)驗(yàn)中要保證Cu絲始終保持紅熱，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可表示為：

 

，2NH₃+3CuO

高溫  .

N₂+3Cu+3H₂O．倘若在實(shí)驗(yàn)中觀察到銅絲變黑，可采用的措施是

 

，在此反應(yīng)過(guò)程中銅絲的作用是

 

；濃硫酸的作用是吸收多余的氨氣和

 

．
（2）當(dāng)通過(guò)的氣體為純氧時(shí)，測(cè)得氣體的密度為ρ₁．
（3）在空氣的凈化過(guò)程中，為除去可能混有的H₂S、CO₂和水蒸氣，可將氣體先通過(guò)

 

，當(dāng)凈化后的空氣通過(guò)上述反應(yīng)系統(tǒng)，在這種情況下測(cè)得最終密度ρ₂=1.256g?L^-1．
（4）當(dāng)空氣直接通過(guò)灼熱Cu網(wǎng)，測(cè)得氣體的密度為ρ₃．試比較ρ₁、ρ₂、ρ₃的大小：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物以及反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，
本題是測(cè)定來(lái)源不同的氮?dú)�，利用氧化銅和氨氣反應(yīng)產(chǎn)生氨氣，銅在反應(yīng)中起一個(gè)連接作用，根據(jù)銅絲的變化情況確定氧氣的通入速度，在此裝置中濃硫酸具有吸水性，
（3）硫化氫和二氧化碳是酸性氣體，要用堿性的物質(zhì)吸收，該物質(zhì)還要可以吸收水分，確定試劑，
（4）密度為ρ₁的氣體，主要有氮?dú)�，密度為�?SUB>2的氣體，主要有氮?dú)夂拖∮袣怏w，密度為ρ₃氣體，主要有氮?dú)�、二氧化碳、和稀有氣體．

解答：解：（1）根據(jù)氨氣和氧化銅反應(yīng)生成銅、氮?dú)�、水，以及紅熱的銅和氧氣，可以判斷出方程式為：2Cu+O₂

△   .

2CuO，
根據(jù)反應(yīng)方程式可知，銅在反應(yīng)中起一個(gè)鏈接作用，銅變成黑色，說(shuō)明氨氣消耗的氧化銅少了，氧氣量太大，故答案為：減慢氧氣的流速或加熱液氨，
縱觀兩個(gè)反應(yīng)，可以看出，銅在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，只起了個(gè)中間環(huán)節(jié)作用，本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都不變，通過(guò)銅絲顏色的變化，可以看出通入氧氣的多少，
故答案為：催化劑和指示劑，
該反應(yīng)需要的是氮?dú)猓�所以需要除去水和剩余的氨氣，故答案為：吸收混合氣體中的水蒸氣．
（3）該反應(yīng)需要的是不同來(lái)源的氮?dú)�，而硫化氫、二氧化碳是酸性氣體，要用堿性的物質(zhì)吸收，還得會(huì)吸收水分，故答案為：堿石灰，
（4）根據(jù)反應(yīng)流程可知，（2）題中反應(yīng)剩下的只有氮?dú)�，密度為�?SUB>1，（3）中剩下的氣體有稀有氣體和氮?dú)猓�密度為�?SUB>2，（4）中剩下的氣體有氮?dú)狻⑺�蒸氣、二氧化碳、稀有氣體，根據(jù)氣體的組成可以確定密度的大小，故答案為：ρ₁＜ρ₂＜ρ₃．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了常見(jiàn)氣體的凈化和檢驗(yàn)等方面的知識(shí)，綜合性較強(qiáng)．