Question

12．甲、乙兩化學(xué)活動(dòng)小組對(duì)中學(xué)化學(xué)教材中氨的催化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．

（1）甲小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置（固定裝置已略去）．
①若A中使用的藥品是NH₄HCO₃固體，則A需要的儀器有試管、導(dǎo)管、橡膠塞和b（填序號(hào)）．
a．錐形瓶  b．酒精燈  c．燒瓶  d．蒸發(fā)皿
②裝置B的作用是與水和二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生C中所需的反應(yīng)物氧氣．
③裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
④若A、B中藥品足量，則要以觀察到E中溶液發(fā)生變化，其現(xiàn)象是溶液變?yōu)辄S色．
⑤某同學(xué)從安全與環(huán)保的角度考慮，指出該裝置有兩處明顯的缺陷，你認(rèn)為這兩處缺陷應(yīng)該是：D中液體可能會(huì)倒吸；尾氣會(huì)污染環(huán)境．
⑥若A中固體質(zhì)量減少了7.9g，則通過(guò)B（過(guò)氧化鈉足量）后，氣體的體積變?yōu)?.48L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（2）如圖2，乙小組認(rèn)為可將甲小組的裝置中A、B部分換成如圖所示裝置（其余部分相同）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒瓶中加入的是過(guò)氧鈉固體，則分液漏斗中加入的最佳試劑是濃氨水；U形管中加入的試劑是堿石灰（或氫氧化鈉、氧化鈣）．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)碳酸氫銨，受熱分解生成NH₃、CO₂和H₂O選擇儀器；
②根據(jù)碳酸氫銨受熱分解的產(chǎn)物以及過(guò)氧化鈉的性質(zhì)分析解答；
③NH₃與O₂在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮和水；
④若A、B中藥品足量，則進(jìn)入氯化亞鐵溶液的氣體為一氧化氮、氧氣的混合氣體，通入溶液中生成硝酸，硝酸能氧化亞鐵離子；
⑤根據(jù)需在裝置C、D之間增加一個(gè)防倒吸裝置，氮的氧化物有毒，分析實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)劣；
⑥根據(jù)參加反應(yīng)的碳酸氫銨的質(zhì)量求出分解產(chǎn)生的氨氣、二氧化碳、水蒸氣的物質(zhì)的量，根據(jù)它們與過(guò)氧化鈉的反應(yīng)求解最終生成氣體的體積；
（2）根據(jù)甲小組的裝置中A、B部分用途分析替代裝置，氨氣是堿性氣體，極易溶于水，做氨氣干燥劑的物質(zhì)不能和氨氣反應(yīng)，所以干燥氨氣的物質(zhì)應(yīng)為堿性或中性．

解答 解：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，進(jìn)行氨的催化氧化實(shí)驗(yàn)，需氨氣和氧氣，氨氣用碳酸氫銨制備，氧氣用二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)制備，氨氣和氧氣催化氧化需用鉑粉作催化劑，一氧化氮二氧化氮都是空氣污染物，所以需進(jìn)行尾氣吸收．
（1）①若A中使用的藥品是NH₄HCO₃固體，加熱NH₄HCO₃固體需要酒精燈，故答案為：b；
②裝置B中盛放過(guò)氧化鈉，碳酸氫銨，受熱分解生成NH₃、CO₂和H₂O，過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，該反應(yīng)能提供氧氣，二氧化碳與過(guò)氧化鈉，2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，該反應(yīng)也能提供氧氣，所以裝置B的作用是與水和二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生C中所需的反應(yīng)物氧氣，
故答案為：與水和二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生C中所需的反應(yīng)物氧氣；
③NH₃與過(guò)量O₂在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)方程為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
④若A、B中藥品足量，則進(jìn)入氯化亞鐵溶液的氣體為一氧化氮、氧氣的混合氣體，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸能將亞鐵離子氧化成鐵離子，所以溶液變?yōu)辄S色，
故答案為：溶液變?yōu)辄S色；
⑤為防止倒吸可以在裝置C、D之間增加一個(gè)防倒吸裝置，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，應(yīng)加一個(gè)尾氣吸收裝置，
故答案為：D中液體可能會(huì)倒吸；尾氣會(huì)污染環(huán)境；
⑥若A中固體質(zhì)量減少了7.9g，則參加反應(yīng)的NH₄HCO₃固體為$\frac{7.9g}{79g/mol}$=0.1mol，NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑，生成氨氣、二氧化碳、水各0.1mol，氨氣與過(guò)氧化鈉不反應(yīng)，二氧化碳、水與過(guò)氧化鈉反應(yīng)各0.1mol，各生成0.5mol氧氣，所以氣體的物質(zhì)的量為0.1mol+0.05mol+0.05mol=0.2mol，V=nV_m=0.2mol×22.4mol/L=4.48L，
故答案為：4.48；
（2）A裝置提供二氧化碳、水蒸氣、氨氣，裝置B為干燥氨氣，所以當(dāng)有過(guò)氧化鈉存在時(shí)需用濃氨水，省略了將二氧化碳、水蒸氣轉(zhuǎn)化成氧氣，氨氣為堿性氣體，干燥氨氣的物質(zhì)應(yīng)為堿性或中性需選用堿石灰（或氫氧化鈉、氧化鈣）；
故答案為：濃氨水；堿石灰（或氫氧化鈉、氧化鈣）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了氨氣的催化氧化，解答須根據(jù)題目中提供的藥品和裝置結(jié)合該反應(yīng)的原理和相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，題目難度中等．