Question

某學習小組將“從空氣中制取氮氣”作為研究課題，以下是他們的實驗方案：

A        B          C    
方案一：
(1)圖中裝置B的作用是                 ，裝置C的作用是                。
方案二：
(2)將空氣通過圖中A、B裝置后，收集于圖的廣口瓶中，用圖2裝置代替裝置C進行實驗。實驗中用紅磷而不用木炭的原因是                                 ；
(3)此法得到的氮氣不純，請你分析可能的原因是                               ；
(4)在工業上，分離空氣中的氮氣和氧氣是利用它們          的不同。

Answer 1

(1)干燥氣體(除去水分) 吸收(除去)氧氣
(2)因木炭燃燒生成二氧化碳氣體，混入新雜質
(3)氮氣中含有稀有氣體(或氧氣沒有除盡、二氧化碳沒有除盡等合理答案均可)
(4)沸點

試題分析：（1）以空氣為原料制取N₂，從其設計的方案可知，采取的是除去空氣中其他氣體，剩余N₂的方法；空氣中除N₂外還含有O₂、CO₂、水蒸氣，由于二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應，所以用氫氧化鈉溶液除去二氧化碳；由于濃硫酸具有吸水性，所以用濃硫酸除水蒸氣；由于灼熱的銅絲能與氧氣反應，所以用灼熱的銅絲除去氧氣，這樣剩下的氣體主要是N₂。
（2）紅磷燃燒產生的是P₂O₅固體，而木炭燃燒生成的二氧化碳氣體，故若用木炭燃燒，則會使氮氣中混有二氧化碳氣體，因此用紅磷而不用木炭。
（3）由于空氣中含有稀有氣體等成分，而稀有氣體的化學性質穩定，在上述條件下，不會反應，故通過反應制得的氮氣中會含有未反應的稀有氣體等雜質。
（4）在工業上，分離空氣中的氮氣和氧氣是利用它們沸點的不同，由于氮氣的沸點低，首會先從液態空氣中分離出來，故剩下的主要是氧氣。
點評：本題主要考查實驗方案的設計與評價，物質的除雜和分離混合物的方法，熟練掌握相關物質的性質是解題的關鍵；此外，解答時還要注意聯系空氣中氧氣含量測定實驗進行分析。