27.空氣是一種重要的資源,人類的生產(chǎn)生活離不開空氣,對(duì)于空氣的研究人類從未停止。
研究一、從空氣中獲得氮?dú)?,進(jìn)行氨氣的合成
氨氣是一種重要的化學(xué)物質(zhì),可用于制造硝酸和氮肥。工業(yè)合成氨氣的流程如圖1所示,在鐵觸媒作用下,用體積比為1:3的氮?dú)夂蜌錃夂铣砂睔猓?dāng)容器中氨的含量不再發(fā)生變化時(shí)(平衡時(shí)),測得氨氣的含量分別與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。
(1)N
2是合成氨氣的重要原料。工業(yè)上可從空氣中獲得N
2,該方法是利用空氣中各成分的
不同將空氣成分進(jìn)行分離。
(2)從“合成塔”中出來的氣體是
(填“純凈物”或“混合物”)。
(3)按下列條件進(jìn)行合成氨氣反應(yīng),平衡時(shí)氨氣的含量最高的是
(填字母序號(hào))。
A.200大氣壓、300℃
B.200大氣壓、500℃
C.400大氣壓、300℃
D.400大氣壓、500℃
研究二、三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)分別利用不同的方法測定空氣中氧氣含量
A組實(shí)驗(yàn):利用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量
圖3是利用氣壓傳感器測定紅磷燃燒時(shí)集氣瓶內(nèi)氣壓變化的實(shí)驗(yàn)裝置;圖4是集氣瓶內(nèi)氣壓的變化情況。
(4)用酒精燈點(diǎn)燃燃燒匙中過量的紅磷。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是
。
(5)點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷后,立即伸入集氣瓶中并把橡皮塞塞緊。待紅磷熄滅并冷卻后,打開止水夾。下列有關(guān)圖4的分析不正確的是
。
A.BC段氣壓增大的主要原因是燃燒放熱
B.CD段氣壓減小的主要原因是集氣瓶內(nèi)氧氣不斷被消耗且瓶內(nèi)溫度逐漸冷卻
C.DE段氣壓增大的主要原因是燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶
D.若用木炭代替紅磷完成此實(shí)驗(yàn),集氣瓶內(nèi)氣壓變化趨勢與圖4基本一致
(6)經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)反應(yīng)停止并恢復(fù)至室溫,用氧氣濃度傳感器測得集氣瓶內(nèi)始終有8%左右的氧氣殘留,但實(shí)際實(shí)驗(yàn)中倒吸入瓶內(nèi)的水的體積能達(dá)到理論值(五分之一),其可能的操作原因是
。
B組實(shí)驗(yàn):加熱銅粉測定空氣中氧氣含量
圖5是銅粉與氧氣加熱生成氧化銅實(shí)驗(yàn)裝置:
(7)實(shí)驗(yàn)的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①組裝裝置,檢查裝置的氣密性;
②向試管中加入足量的銅粉,銅粉要足量的原因是
;
③點(diǎn)燃酒精燈,不停地抽拉注射器的活塞,充分反應(yīng)后停止加熱。
(8)實(shí)驗(yàn)開始時(shí),若注射器活塞前沿停在35mL的刻度線上,實(shí)驗(yàn)結(jié)束并等到具支試管冷卻后觀察,活塞前沿約停在
mL的刻度線上。若實(shí)驗(yàn)過程中沒有不斷推拉注射器,則可能導(dǎo)致測定的氧氣的體積分?jǐn)?shù)
(填“偏大”“偏小”“不變”)。
(9)裝置中小氣球的作用是
。
C組實(shí)驗(yàn):用鐵生銹原理測定空氣中氧氣含量
圖6是利用鐵粉生銹消耗空氣中的氧氣和水,測定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:
測量項(xiàng)目 |
實(shí)驗(yàn)前燒杯中水的體積 |
實(shí)驗(yàn)后燒杯中剩余水的體積 |
集氣瓶和導(dǎo)管的容積 |
體積/mL |
80.0 |
49.0 |
150.0 |
(10)根據(jù)表中數(shù)據(jù),計(jì)算實(shí)驗(yàn)測得的空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是
(計(jì)算結(jié)果精確到0.1%),相比較A組實(shí)驗(yàn),該方法測定結(jié)果更精確。