大氣成分與氧氣測試：練習題

在工業生產中，分餾液態空氣是獲取氮氣和氧氣的主要方法。下列關於此過程的陳述，哪一項是正確的？

工業上利用分餾法從液化空氣中分離氮和氧。在進行分餾前，必須先將空氣通過氫氧化鈉溶液及乾燥劑。以下哪項關於此預處理步驟中氫氧化鈉溶液作用的描述是最準確的？

工業上利用分餾法從液化空氣中分離氮氣（沸點 \(-196^{\circ}\text{C}\)）、氬氣（沸點 \(-186^{\circ}\text{C}\)）和氧氣（沸點 \(-183^{\circ}\text{C}\)）。若將液化空氣從 \(-200^{\circ}\text{C}\) 緩慢加熱，並在分餾塔的不同高度收集氣體。以下哪項關於此過程的描述是最準確的？

以下是關於乾燥空氣中各成分體積百分比的排序，哪一項由大至小排列是正確的？

下列哪項有關分餾液態空氣以獲取氧氣和氮氣的描述是正確的？

當透過分餾液態空氣生產氧氣和氮氣時，有時會生產不同純度的氣體。試解釋為何工業上對氮氣純度的要求通常低於對氧氣純度的要求？

在工業規模的分餾液態空氣過程中，維持分餾塔內的精確溫度梯度至關重要。假設分餾塔的頂部溫度異常升高，這將如何影響收集到的氮氣和氧氣的純度？

雖然氮氣佔空氣體積約78%，其化學性質在常溫下表現惰性，但為何工業上仍會耗費大量能源將其從液態空氣中分離出來，並應用於多種高價值用途？

空氣是多種氣體的混合物。在工業上，我們常利用分餾法從液態空氣中分離出主要的成分。

(a) 在空氣被壓縮和冷卻至液態之前，必須先除去其中的二氧化碳和水蒸氣。試解釋為什麼必須除去這些成分。
(b) 簡述液態空氣分餾的過程，並指出氮氣和氧氣中哪一種會先被蒸餾出來。請參考它們的物理性質進行說明。
(c) 說明在實驗室中如何檢定氧氣，並寫出相關的實驗現象。

某學生利用下圖所示的裝置來測定空氣中氧氣的體積百分比。實驗中，將過量的銅粉置於玻璃管內，並反覆推動兩支注射器的活塞，使空氣流過受熱的銅粉。

(a) 寫出受熱的銅粉與氧氣反應時的可觀察變化。
(b) 寫出上述反應的文字反應式。
(c) 在一次實驗中，初始空氣體積為 \(50.0\text{ cm}^3\)。當反應完成並冷卻後，測得剩餘氣體的體積為 \(39.5\text{ cm}^3\)。計算該空氣樣本中氧氣的體積百分比。
(d) 試指出在實驗中使用「過量」銅粉的原因。