Question

1．某興趣小組用下圖裝置探究氨的催化氧化．

（1）氨催化氧化的化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）加熱玻璃管C一段時間后，打入空氣，觀察到C中物質呈紅熱狀態；停止加熱后仍能保持紅熱，該反應是放熱反應（填“吸熱”或“放熱”）．
（3）為保證在裝置E中觀察到紅棕色氣體，裝置D應裝入濃H₂SO₄；若取消D，在E中僅觀察到大量白煙，原因是生成的NO與O₂反應生成NO₂，NO₂與水反應生成HNO₃，NH₃與HNO₃反應生成NH₄NO₃．
（4）已知常溫下Al（OH）₃的K_sp=10^-36，在pH=8的氨水中，可以存在的Al³⁺的濃度為1.0×10^-18mol/L；在pH=3的溶液中，Al³⁺不能（填“能”或“不能”）完全沉淀．

Answer 1

分析 裝置分析先通入空氣，通過濃氨水帶出氨氣，通過裝置B干燥后，在裝置C中氨氣和氧氣催化劑鉑絲作用下加熱反應生成一氧化氮和水，通過裝置D中 的濃硫酸干燥吸收氨氣和水蒸氣，在裝置E中觀察到紅棕色氣體二氧化氮生成，通入石蕊試液溶液變紅色，剩余污染性氣體用氫氧化鈉溶液吸收，
（1）氨氣的催化氧化反應生成一氧化氮和水；
（2）該反應為放熱，故不加熱后仍能保持紅熱狀態；
（3）產物中有NO和NH₃，NO會被O₂氧化生成NO₂，在于空氣中的水蒸氣反應生成HNO₃，而HNO₃與NH₃會產生白煙；
（4）Ksp=c（Al³⁺）•c（OH^-）³，離子濃度小于10^-5 mol?L^-1時，可以認為沉淀基本完全．

解答 解：（1）NH₃和O₂氧化生成NO和H₂O，反應的化學方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）加熱玻璃管C一段時間后，打入空氣，觀察到C中物質呈紅熱狀態；停止加熱后仍能保持紅熱，說明該反應為放熱，故不加熱后仍能保持紅熱狀態
故答案為：放熱；
（3）分析可知銨的催化氧化生成一氧化氮和水蒸氣，同時含有氨氣和氧氣，通過裝置D中 的濃硫酸除去水蒸氣和氨氣，得到 一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化碳，若取消D，一氧化氮和氧氣反應生成的二氧化氮和水反應生成硝酸，硝酸和氨氣反應生成硝酸銨固體，所以在E中僅觀察到大量白煙，
故答案為：濃H₂SO₄，生成的NO與O₂反應生成NO₂，NO₂與水反應生成HNO₃，NH₃與HNO₃反應生成NH₄NO₃；
（4）Ksp=c（Al³⁺）•c（OH^-）³，離子濃度小于10^-5 mol?L^-1時，可以認為沉淀基本完全，在pH=8的氨水中，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$=10^-6mol/L，可以存在的Al³⁺的濃度=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-36}}{（1{0}^{-6}）^{3}}$=1.0×10^-18，在pH=3的溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$=10^-11mol/L，可以存在的Al³⁺的濃度=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-36}}{（1{0}^{-11}）^{3}}$=10^-3 mol?L^-1，所以不能完全沉淀，
故答案為：1.0×10^-18，不能；

點評 本題考查了氨氣、一氧化氮、二氧化氮、硝酸等物質的性質分析，沉淀溶解平衡中溶度積常數的計算應用，題目難度中等．