Question

3．某同學利用如圖所示裝置，在實驗室中模擬工業(yè)合成氨反應．具體操作如下：

①實驗前先檢查裝置的氣密性；
②實驗開始時，關閉活塞a，并取下燒瓶B；
③向A中加入一定濃度的適量鹽酸，制取氫氣；
④經(jīng)必要的“操作”后，在導管口處點燃H₂，然后如圖所示套上燒瓶B，塞緊燒瓶，H₂在燒瓶中繼續(xù)燃燒；
⑤用酒精噴燈加熱反應管D中的還原鐵粉，B中H₂的火焰熄滅后，待打開活塞a，使混合氣進入反應管D；
⑥反應管D中生成的氣體進入試管E中，使酚酞試液呈紅色． 請回答下列問題：
（1）實驗前如何檢查整套裝置的氣密性？裝置連接好后，在長頸漏斗中放少量水，使水面剛好浸沒長頸漏斗下端，關閉a，繼續(xù)加水，漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，且一段時間內(nèi)保持不變，在E中加少量水，將導管末端放入水中，用酒精燈在反應管D處微熱，若E中的導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管口部形成一段水柱，表明整套裝置不漏氣．
（2）操作④中必要的操作指的是檢驗氫氣的純度；具體操作是用排水法收集一小試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，如果沒有尖銳的爆嗚聲，表示較純，反之不純．
（3）操作中先加熱 D 后打開 a 的目的是先達到催化劑的活性，使通入的氣體迅速反應．
（4）寫出 B、D 中分別發(fā)生反應的化學方程式：B 中2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，D 中3H₂+2N₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2NH₃．
（5）C 中干燥劑的名稱是堿石灰，該干燥劑的作用是吸收氣體中的水蒸氣及氯化氫氣體．

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性檢查的原理一般是通過壓強差來產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象來判斷；
（2）氫氣是燃可燃性氣體，可點燃可燃性氣體可檢驗其純度；
（3）合成氨反應中，鐵做催化劑，需要在一定的溫度下催化劑的活性才能達到最大；
（4）根據(jù)實驗原理 分析可知，B中發(fā)生氫氣與氧化的反應，D中發(fā)生氫氣與氮氣的反應；
（5）C 中干燥劑既要吸收水份，同時還要能吸收從A裝置中揮發(fā)出來的氯化氫，據(jù)此判斷；

解答 解：（1）裝置氣密性檢查的方法：裝置連接好后，在長頸漏斗中放少量水，使水面剛好浸沒長頸漏斗下端，關閉a，繼續(xù)加水，漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，且一段時間內(nèi)保持不變，在E中加少量水，將導管末端放入水中，用酒精燈在反應管D處微熱，若E中的導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管口部形成一段水柱，表明整套裝置不漏氣，
故答案為：裝置連接好后，在長頸漏斗中放少量水，使水面剛好浸沒長頸漏斗下端，關閉a，繼續(xù)加水，漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，且一段時間內(nèi)保持不變，在E中加少量水，將導管末端放入水中，用酒精燈在反應管D處微熱，若E中的導管口有氣泡冒出，停止加熱，導管口部形成一段水柱，表明整套裝置不漏氣；
（2）氫氣是燃可燃性氣體，可點燃可燃性氣體可檢驗其純度，檢驗氫氣的純度可以用排水法收集一小試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，如果沒有尖銳的爆嗚聲，表示較純，反之不純，
故答案為：檢驗氫氣的純度；用排水法收集一小試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，如果沒有尖銳的爆嗚聲，表示較純，反之不純；
（3）合成氨反應中，鐵做催化劑，需要在一定的溫度下催化劑的活性才能達到最大，所以先加熱 D 后打開 a 的目的是先達到催化劑的活性，使通入的氣體迅速反應，
故答案為：先達到催化劑的活性，使通入的氣體迅速反應；
（4）根據(jù)實驗原理 分析可知，B中發(fā)生氫氣與氧化的反應，反應方程式為2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，D中發(fā)生氫氣與氮氣的反應，反應方程式為3H₂+2N₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2NH₃，
故答案為：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O；3H₂+2N₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2NH₃；
（5）C 中干燥劑既要吸收水份，同時還要能吸收從A裝置中揮發(fā)出來的氯化氫，所以C中干燥劑的名稱是堿石灰，其作是吸收氣體中的水蒸氣及氯氟氫氣體，
故答案為：堿石灰；吸收氣體中的水蒸氣及氯化氫氣體．

點評 本題主要考查模擬工業(yè)合成氨反應，解題關鍵是熟記氮氣和氫氣的性質(zhì)，掌握工藝流程和反應原理是解題關鍵，題目難度中等．