Question

19世纪末，英国科学家瑞利在对气体密度（通常在混合气体中，相对分子质量大的气体的体积分数越大，则混合气体的平均密度就越大）进行测定的工作中，发现以不同来源的N₂进行测定时，会出现不能消除的微小误差，从而导致了稀有气体的发现．在实验中，瑞利利用了如下图所示的实验系统（箭头表示气体流向），通过的气体是经过净化处理的纯氧气或空气．
（1）实验中要保证Cu丝始终保持红热，其中发生的化学反应可表示为：

，2NH₃+3CuON₂+3Cu+3H₂O．倘若在实验中观察到铜丝变黑，可采用的措施是

，在此反应过程中铜丝的作用是

；浓硫酸的作用是吸收多余的氨气和

．
（2）当通过的气体为纯氧时，测得气体的密度为ρ₁．
（3）在空气的净化过程中，为除去可能混有的H₂S、CO₂和水蒸气，可将气体先通过

，当净化后的空气通过上述反应系统，在这种情况下测得最终密度ρ₂=1.256g•L^-1．
（4）当空气直接通过灼热Cu网，测得气体的密度为ρ₃．试比较ρ₁、ρ₂、ρ₃的大小：

．

Answer

（1）根据反应物和生成物以及反应条件书写化学方程式，
本题是测定来源不同的氮气，利用氧化铜和氨气反应产生氨气，铜在反应中起一个连接作用，根据铜丝的变化情况确定氧气的通入速度，在此装置中浓硫酸具有吸水性，
（3）硫化氢和二氧化碳是酸性气体，要用碱性的物质吸收，该物质还要可以吸收水分，确定试剂，
（4）密度为ρ1的气体，主要有氮气，密度为ρ2的气体，主要有氮气和稀有气体，密度为ρ3气体，主要有氮气、二氧化碳、和稀有气体．
【解析】
（1）根据氨气和氧化铜反应生成铜、氮气、水，以及红热的铜和氧气，可以判断出方程式为：2Cu+O22CuO，
根据反应方程式可知，铜在反应中起一个链接作用，铜变成黑色，说明氨气消耗的氧化铜少了，氧气量太大，故答案为：减慢氧气的流速或加热液氨，
纵观两个反应，可以看出，铜在整个反应过程中，只起了个中间环节作用，本身的化学性质和质量都不变，通过铜丝颜色的变化，可以看出通入氧气的多少，
故答案为：催化剂和指示剂，
该反应需要的是氮气，所以需要除去水和剩余的氨气，故答案为：吸收混合气体中的水蒸气．
（3）该反应需要的是不同来源的氮气，而硫化氢、二氧化碳是酸性气体，要用碱性的物质吸收，还得会吸收水分，故答案为：碱石灰，
（4）根据反应流程可知，（2）题中反应剩下的只有氮气，密度为ρ1，（3）中剩下的气体有稀有气体和氮气，密度为ρ2，（4）中剩下的气体有氮气、水蒸气、二氧化碳、稀有气体，根据气体的组成可以确定密度的大小，故答案为：ρ1＜ρ2＜ρ3．