Question

(15分)颗粒大小达到纳米级的单质铁俗称“纳米铁”，可用作手机辐射屏蔽材料。实验室的制备方法是：以高纯氮气作保护气，在高温条件下用H₂和FeCl₂反应生成“纳米铁”，实验装置如下图。请回答：

（1）A装置用于制取氮气，反应的化学方程式为_________。

（2）实验时，应先将____(填“N₂”或“H₂”)通入C装置，反应生成“纳米铁”的化学方程式为     ；实验中需要保护气的原因是_________。

（3）a导管口的气态产物除HC1外还可能有_________(填化学式)。

（4）利用D装置也可以得到较纯净的氮气。但科学家发现，采用此方法在b导管口得到的氮气在相同条件下比原方法得到的氮气密度略大，原因是_________(假设上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥)；若开始加入的铜粉质量为3.84 g，持续通人空气至铜粉全部反应，冷却后固体质量为4.48 g，则固体的成分为_________，反应的化学方程式为_____.

Answer

(15分)

（1）NaNO2 ＋NH4Cl NaCl＋N2↑＋2H2O

（2）N2 H2＋FeCl22HCl＋Fe 排尽空气，防止生成的铁与空气中的氧气反应

（3）NH3

（4）制得的氮气中含有密度(或相对分子质量)比氮气大的稀有气体

CuO和Cu2O 3Cu＋O2CuO＋Cu2O

【解析】

试题分析：（1）根据装置A可知，反应物物为NaNO2 和NH4Cl，生成物为氮气，则装置A中反应的化学方程式为NaNO2 ＋NH4Cl NaCl＋N2↑＋2H2O

（2）为了排尽空气，防止生成的铁与空气中的氧气反应，实验时，应先将N2通入C装置，以高纯氮气作保护气，在高温条件下用H2和FeCl2反应生成“纳米铁”，化学方程式为H2＋FeCl22HCl＋Fe；

（3）根据N2＋3H2 =2NH3 ，a导管口的气态产物除HC1外还可能有NH3 ；

（4）空气是混合物，包括氮气、氧气、Ar等气体，该装置只发生2Cu＋O2 2CuO，所以制得的氮气中含有密度(或相对分子质量)比氮气大的稀有气体，采用此方法在b导管口得到的氮气在相同条件下比原方法得到的氮气密度略大；开始加入的铜粉质量为3.84 g，若只生成CuO，2Cu＋O2 2CuO，得到固体质量为4.8 g，若只生成Cu2O ，4Cu＋O2 2Cu2O，得到固体质量为4.32 g，实际上得到固体4.48 g，说明固体的成分为CuO和Cu2O，反应的化学方程式为3Cu＋O2CuO＋Cu2O。

考点：考查氮气的制备，纳米铁的制备与性质等知识