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10.N2在諸多領域用途廣泛.某化學興趣小組為探究在實驗室制備較為純凈N2的方法,進行了認真的準備.請你參與交流與討論.
【查閱資料】N2的制法有下列三種方案:
方案1:加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2
方案2:加熱條件下,以NH3還原CuO可制得N2,同時獲得活性銅粉.
方案3:將空氣緩緩通過灼熱的銅粉獲得較純的N2
【實驗準備】以實驗室常見儀器(藥品)等設計的部分裝置如下圖(有的夾持和加熱儀器未畫出).

【分析交流】
(1)若以方案1制得N2,應選擇的發生裝置是A.
(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料,整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是(填寫序號)E→D→B→C.獲得N2的反應原理是(寫反應方程式)2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N2+3H2O.
(3)若以排水法收集N2,其中會混入水蒸氣.但也不宜用排空氣法,其原因是N2的相對分子質量28與空氣的平均相對分子質量相近(用氣體密度大小比較回答問題也給分).
你提出的收集方法是用塑料袋直接收集.
(4)上述三個方案中,制得的N2純度最差的是方案3.在N2純度要求不甚嚴格的情況下,有人建議將方案2和方案3結合使用,你認為其優點是Cu 和 CuO 可以循環使用,節省藥品.

分析 (1)若以方案1加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2,反應物狀態是固液混合、反應條件是加熱,應該選用固液加熱型裝置;
(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料,先用生石灰和濃氨水混合制取氨氣,然后用堿石灰干燥氨氣,將氨氣和CuO加熱制取氮氣,再用酸吸收未反應的氨氣,最后獲取干燥、純凈的氮氣;在加熱條件下,氨氣和CuO加熱生成Cu和氮氣;
(3)氮氣和空氣相對分子質量接近,所以不宜采用排空氣法收集;可以用塑料袋直接收集;
(4)根據制備方案中氮氣純度分析.在N2純度要求不甚嚴格的情況下,方案2和方案3中Cu 和 CuO 可以循環使用.

解答 解:(1)若以方案1加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2,反應物狀態是固液混合、反應條件是加熱,應該選用固液加熱型裝置,故選A;
(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料,先用生石灰和濃氨水混合制取氨氣,不需要加熱,應該選取固液混合不加熱型裝置,故選B;然后用堿石灰干燥氨氣,選D;將氨氣和CuO加熱制取氮氣,選B;再用酸吸收未反應的氨氣,選C;最后獲取干燥、純凈的氮氣,所以儀器連接順序是E→D→B→C;在加熱條件下,氨氣和CuO加熱生成Cu和氮氣,反應方程式為2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N2+3H2O,
故答案為:E→D→B→C;2NH3+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N2+3H2O;
(3)N2的相對分子質量28與空氣的平均相對分子質量相近,故不宜用排空氣法;可直接用塑料袋收集,
故答案為:N2的相對分子質量28與空氣的平均相對分子質量相近(用氣體密度大小比較回答問題也給分);以塑料袋直接收集;
(4)從制備過程看,方案1和2能得到純凈的氮氣,而方案3制取的氮氣中混有稀有氣體、二氧化碳、水蒸氣等物質,所以方案3氮氣純度最差;方案2和3反應原理簡單,原料來源多,銅和氧化銅可以循環利用;
故答案為:方案3;Cu 和 CuO 可以循環使用,節省藥品.

點評 本題考查氣體制備實驗方案設計,為高頻考點,明確實驗原理及實驗基本操作過程是解本題關鍵,會從實驗原理及實驗步驟方面進行評價,難點是儀器連接順序,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.物質的量濃度相同的NaCl溶液和NaClO溶液中,下列關系中正確的是(  )
A.NaCl溶液中離子的總濃度和NaClO溶液中離子的總濃度相等
B.NaCl溶液中離子的總濃度大于NaClO溶液中離子的總濃度
C.NaCl溶液中離子的總濃度小于NaClO溶液中離子的總濃度
D.NaCl溶液的pH大于NaClO溶液的pH

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.興趣小組同學為了研究廣州南越王墓出土的文物,對兩件文物的表面A物質和B進行了下圖所示的實驗.

(1)請你根據下圖實驗現象推斷下列物質的化學式:A:Fe2O3 BCu2(OH)2CO3G:CO2
(2)寫出下列轉化的化學方程式:
C→DFeCl3+3NaOH═3NaCl+Fe(OH)3↓;
E→H+I2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H2↑+O2↑;
J+K→LFe+CuSO4═Cu+FeSO4
(3)在博物館里很少見到由J制造的完好文物,原因是什么?

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.l,2二溴乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑,常溫下它是無色液體,密度2.189cm-3,沸點131.4℃,熔點9.79℃,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有機溶劑.在實驗室中可用下列反應制備1,2二溴乙烷.
①CH3CH2OH$→_{△}^{H_{2}SO_{4}}$CH2═CH2↑+H2O
②CH2═CH2+Br2→CH2BrCH2Br
某化學興趣小組用如圖1所示的裝置(部分固定和夾持裝置省略)進行探究實驗,以驗證產物中有乙烯生成且乙烯具有不飽和性.當溫度迅速上升后,可觀察到試管中溴水褪色,燒瓶中濃硫酸與乙醇的混合液體變為棕黑色.
回答下列問題:
(1)寫出該實驗中產生SO2的化學方程式:CH3CH2OH+6H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CO2↑+6SO2↑+9H2O.
(2)甲同學認為:溴水褪色的現象不能證明反應中有乙烯生成且乙烯具有不飽和性,其理由是BC(填正確答案的標號,下同).
A.乙烯與溴水易發生取代反應             
B.使溴水褪色的物質,未必是乙烯
C.使溴水褪色的反應,未必是加成反應
(3)乙同學經過仔細觀察后認為試管中另一現象可證明反應中有乙烯生成,該現象是液體分層,下層有油狀液體生成.
(4)丙同學對上述實驗進行了改進,在圖1中Ⅰ和Ⅱ之間增加如圖2所示的裝置,則A中的試劑為NaOH溶液,其作用是除去SO2等酸性氣體,B中的試劑為品紅溶液,其作用是檢驗SO2是否被除盡.
(5)丁同學通過洗滌、蒸餾等操作對l,2一二溴乙烷粗產品進行了精制.該洗滌操作用到的主要玻璃儀器是分液漏斗、燒杯,該儀器在使用前須清洗干凈并檢查是否漏液.

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

5.實驗室制備1,2-二溴乙烷的反應原理如下:
①CH3CH2OH②$→_{170℃}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH2=CH2↑+H2O
②CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反應有:乙醇在濃硫酸的存在下在140℃脫水生成乙醚.用16.0g的溴和足量的乙醇制備1,2-二溴乙烷,實驗結束后得到9.4g產品.實驗裝置如圖所示:有關數據列表如下:
乙醇1,2-二溴乙烷乙醚
狀態無色液體無色液體無色液體
密度/g•cm-30.792.20.71
沸點/0C78.513234.6
熔點/0C-1309-116
溶解性易溶水難溶水微溶于水
請回答下列問題:
(1)在此制備實驗中,要盡可能迅速地把反應溫度提高到170℃左右,其主要目的是d;(填正確選項前的字母)
a、引發反應b、加快反應速度c、防止乙醇揮發d、減少副產物乙醚生成
(2)在裝置C中應加入c,其目的是吸收反應中可能生成的酸性氣體;(填正確選項前的字母)
a、水b、濃硫酸c、氫氧化鈉溶液d、酸性KMnO4溶液
(3)判斷該制備反應已經結束的最簡單的方法是溴的顏色完全褪去.
(4)將1,2-二溴乙烷粗產品置于分液漏斗中加水,振蕩后靜置,產物應在下層(填“上”或“下”);
(5)在裝置B中較長玻璃導管的作用是防止倒吸、判斷裝置是否堵塞;
(6)反應過程中應用冷水冷卻裝置D,其主要目的是乙烯與溴反應時放熱,冷卻可避免溴的大量揮發,但又不能過度冷卻(如用冰水),其原因是1,2-二溴乙烷的凝固點較低(9℃),過度冷卻會使其凝固而使氣路堵塞;
(7)本實驗中,1,2-二溴乙烷的產率為50%.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

15.某研究性學習小組為合成1-丁醇,查閱資料得知一條合成路線:
CH3CH=CH2+CO+H2$\stackrel{一定條件}{→}$CH3CH2CH2CHO$\stackrel{H_{2},Ni,加熱}{→}$2CH2CH2OH
CO的制備原理:HCOOH $\stackrel{濃硫酸、加熱}{→}$ CO↑+H2O
并設計出原料氣的制備裝置(如圖)
請填寫下列空白:
(1)若用以上裝置制備干燥純凈的CO,裝置中a和b的作用分別是恒壓,防倒吸;c和d中盛裝的試劑分別是NaOH溶液,濃硫酸.
(2)用2-丙醇制丙烯時,還產生少量SO2、CO2及水蒸氣,該小組用以下試劑檢驗這四種氣體(每次試劑只能用一次),混合氣體通過試劑的順序是④⑤①②③(或④⑤①③②)(填序號).
①飽和Na2SO3溶液       ②酸性KMnO4溶液       ③石灰水
④無水CuSO4            ⑤品紅溶液
(3)合成正丁醛的反應為正向放熱的可逆反應,為增大反應速率和提高原料氣的轉化率,你認為應該采用的適宜反應條件是b.
a.低溫、高壓、催化劑              
b.適當的溫度、高壓、催化劑
c.常溫、常壓、催化劑              
d.適當的溫度、常壓、催化劑
(4)正丁醛經催化劑加氫得到含少量正丁醛的1-丁醇粗品,為純化1-丁醇,該小組查閱文獻得知:①R-CHO+NaHSO3(飽和)→RCH(OH)SO3Na↓;②沸點:乙醚34℃,1-丁醇118℃,并設計出如下提純路線:
粗品$→_{操作1}^{試劑1}$濾液$→_{操作2}^{乙醚}$$\underset{→}{分液}$有機層$→_{過濾}^{干燥劑}$1-丁醇,乙醚$\underset{→}{操作3}$純品
試劑1為飽和NaHSO3溶液,操作1為過濾,操作2為萃取,操作3為蒸餾.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.溴乙烷是一種重要的有機化工原料,其沸點為38.4℃.制備溴乙烷的一種方法是乙醇與氫溴酸反應.某課外小組欲在實驗室制備溴乙烷的裝置如右圖,實驗操怍步驟如下:
①檢查裝置的氣密性; ②在圓底燒瓶中加入95%乙醇、溴化鈉、濃硫酸及幾粒碎瓷片;
③小心加熱,使其充分反應.
請問答下列問題.
(1)裝置A的作用是冷凝回流.
(2)反應結束后,得到的粗產品呈棕黃色(含少量的溴單質).為
了除去粗產品中的雜質,可選擇下列試劑中的a
(填寫上正確選項的字母).
a.亞硫酸鈉溶液   b.氫氧化鈉溶液
c.乙醇        d.四氯化碳
該實驗操作中所需的主要玻璃儀器是分液漏斗(填儀器名稱).
(3)要進一步制得純凈的溴乙烷,可繼續用蒸餾水洗滌,分液后,再加入無水CaCl2,然后進行的實驗操作是b(填寫正確選項的字母).
a.分液    b.蒸餾    c.萃取
(4)為了檢驗溴乙烷中含有溴元素,通常采用的方法是取少量溴乙烷,然后④①③②(按實驗的操作順序選填下列序號).
①加熱    ②加入AgNO3溶液   ③加入稀HNO3酸化   ④加入NaOH溶液.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.有關電解質的說法正確的是(  )
A.純水的導電性很差,所以水不是電解質
B.SO3水溶液的導電性很好,所以SO3是電解質
C.液態的銅導電性很好,所以銅是電解質
D.Na2O液態時能導電,所以Na2O是電解質

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.現對①純堿;②生石灰;③甲烷;④燒堿;⑤酒精;⑥液氧;⑦干冰;⑧碳酸氫銨;⑨水銀等物質進行分類,下列分類正確的是(  )
A.單質:⑥⑦B.氧化物:②⑨C.堿:①④D.有機物:③⑤

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同步練習冊答案
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