Question

19世紀末，英國科學家瑞利在對氣體密度（通常在混合氣體中，相對分子質(zhì)量大的氣體的體積分數(shù)越大，則混合氣體的平均密度就越大）進行測定的工作中，發(fā)現(xiàn)以不同來源的N₂進行測定時，會出現(xiàn)不能消除的微小誤差，從而導致了稀有氣體的發(fā)現(xiàn)．在實驗中，瑞利利用了如下圖所示的實驗系統(tǒng)（箭頭表示氣體流向），通過的氣體是經(jīng)過凈化處理的純氧氣或空氣．
（1）實驗中要保證Cu絲始終保持紅熱，其中發(fā)生的化學反應可表示為：

 

，2NH₃+3CuO

高溫  .

N₂+3Cu+3H₂O．倘若在實驗中觀察到銅絲變黑，可采用的措施是

 

，在此反應過程中銅絲的作用是

 

；濃硫酸的作用是吸收多余的氨氣和

 

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

 

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

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應物和生成物以及反應條件書寫化學方程式，
本題是測定來源不同的氮氣，利用氧化銅和氨氣反應產(chǎn)生氨氣，銅在反應中起一個連接作用，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，主要有氮氣，密度為ρ₂的氣體，主要有氮氣和稀有氣體，密度為ρ₃氣體，主要有氮氣、二氧化碳、和稀有氣體．

解答：解：（1）根據(jù)氨氣和氧化銅反應生成銅、氮氣、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)反應方程式可知，銅在反應中起一個鏈接作用，銅變成黑色，說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，
縱觀兩個反應，可以看出，銅在整個反應過程中，只起了個中間環(huán)節(jié)作用，本身的化學性質(zhì)和質(zhì)量都不變，通過銅絲顏色的變化，可以看出通入氧氣的多少，
故答案為：催化劑和指示劑，
該反應需要的是氮氣，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）該反應需要的是不同來源的氮氣，而硫化氫、二氧化碳是酸性氣體，要用堿性的物質(zhì)吸收，還得會吸收水分，故答案為：堿石灰，
（4）根據(jù)反應流程可知，（2）題中反應剩下的只有氮氣，密度為ρ₁，（3）中剩下的氣體有稀有氣體和氮氣，密度為ρ₂，（4）中剩下的氣體有氮氣、水蒸氣、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．

點評：本題主要考查了常見氣體的凈化和檢驗等方面的知識，綜合性較強．