Question

13．某小組同學欲探究NH₃催化氧化反應，按下圖裝置進行實驗．

A、B裝置可選藥品：濃氨水、H₂O₂、蒸餾水、NaOH固體、MnO₂
（1）NH₃催化氧化的化學方程式是4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）裝置B中產生氣體的原因有（結合化學用語解釋）在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入NaOH固體，OH^-濃度增加，平衡向左移動；NaOH固體溶于水放出大量熱，均有利于NH₃逸出；
（3）甲乙兩同學分別按上述裝置進行實驗．一段時間后，裝置G中溶液都變成藍色．
①甲觀察到裝置F中有紅棕色氣體，生成紅棕色氣體的化學方程式是2NO+O₂═2NO₂；
②乙觀察到裝置F中只有白煙生成，白煙的成分是（寫化學式）NH₄NO₃；
③用離子方程式解釋裝置G中溶液變成藍色的原因：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）為幫助乙實現在裝置F中也觀察到紅棕色氣體，可在原實驗的基礎上進行改進．
①甲認為可調節K₁和K₂控制A、B裝置中的產氣量，應（填“增加”或“減少”）增加裝置A中的產氣量，或（填“增加”或“減少”）減少裝置B中的產氣量．
②乙認為可在裝置E、F間增加一個裝置，該裝置可以是（填序號）abc

Answer 1

分析 （1）氨的催化氧化產物是一氧化氮和水，據此來書寫反應方程式；
（2）根據化學平衡移動的影響因素解答；
（3）①氨氣發生了催化氧化的產物一氧化氮極易和氧氣化合為二氧化氮；
②氨氣和硝酸反應生成硝酸銨；
③二氧化氮和水反應獲得硝酸，銅和硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水；
（4）①為了氧化氨氣，氧氣需過量，需增加氧氣的量，減少氨氣的量；
②在F中看到紅棕色的二氧化氮，避免生成硝酸銨，需不生成硝酸，需除去水或氨氣，在裝置E、F間增加一個裝置，該裝置可以是將氨氣或水除去，剩下一氧化氮和未反應的氧氣．

解答 解：（1）氨的催化氧化反應，氨氣中-3價的氮被氧氣氧化成顯+2價的一氧化氮，化學反應方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）B裝置是氨水滴入到氫氧化鈉固體上，NaOH固體溶于水放出大量熱，氨氣在溫度高的情況下溶解度小，在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡向左移動；加入NaOH固體，氫氧化鈉電離出氫氧根離子，OH^-濃度增加，平衡向左移動，
故答案為：在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入NaOH固體，OH^-濃度增加，平衡向左移動，NaOH固體溶于水放出大量熱，均有利于NH₃逸出；
（3）①氨氣發生了催化氧化的產物一氧化氮，一氧化氮極易和氧氣化合為二氧化氮，即2NO+O₂=2NO₂；所以裝置F中有紅棕色氣體產生，
故答案為：2NO+O₂═2NO₂；
②乙觀察到裝置F中只有白煙生成，白煙是由于氨氣和硝酸反應NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，生成了白色的NH₄NO₃固體，
故答案為：NH₄NO₃；
③在裝置G中，生成的二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，化學方程式為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，獲得硝酸，金屬銅和硝酸反應，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O實質是：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）①為了氧化氨氣，氧氣需過量，需增加氧氣的量，減少氨氣的量，A為制氧氣的裝置，增加A中氧氣的量，裝置A中的產氣量，裝置B中的產氣量，
故答案為：增加； 減少；
②E裝置是氨氣的催化氧化裝置，從裝置中出來的氣體中有氧氣和氨氣和一氧化氮和水蒸氣，因4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，所以避免F中生成硝酸銨，實現在F中看到紅棕色的二氧化氮，需除去水或氨氣，需在裝置E、F間增加一個裝置，該裝置可以將氨氣或水除去，a堿石灰吸收水蒸氣，可以通過防倒吸的b裝置吸收氨氣，可以通過濃硫酸吸收氨氣和水蒸氣，實現在F中看到紅棕色的二氧化氮，需選abc，
故答案為：abc．

點評 本題主要考查了氨氣的催化氧化，解答須掌握該反應的原理和相關物質的性質，題目難度中等．