Question

1．某同學在學習了氨的性質以后，運用類比的思想思考：（1）其他氣體在一定情況下能否像氨氣一樣也形成噴泉？（2）氨氣具有還原性，能否像H₂那樣還原CuO呢？于是他設計實驗制取氨氣并探究上述問題．請你參與他的活動并完成下列研究：
（Ⅰ）制取氨氣及噴泉現象的探究
（1）寫出實驗制取氨氣的化學方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）收集氨氣的方法是向下排空氣法．
（3）噴泉是一種常見的自然現象．

（1）圖1為化學教材中的噴泉實驗裝置．該生積極思考，只要滿足燒瓶內壓強與玻璃管水柱壓強的和小于燒瓶外的壓強就可以產生噴泉．于是他設計了圖2和圖3所示的裝置．
①在圖2的錐形瓶中，分別加入足量的下列物質，反應后可能產生噴泉的是D．
A．Cu和稀鹽酸   B．NaHCO₃與NaOH溶液   C．MnO₂與稀鹽酸  D．Na₂CO₃與稀鹽酸
②在圖3錐形瓶中加入易揮發物質（如酒精），水槽中加入冷水后，再加入下列的物質足量，結果也產生了噴泉．水槽中后加入的物質可以是AC．
A．濃硫酸           B．食鹽            C．生石灰             D．蔗糖
（2）城市中常見的人造噴泉及火山爆發的原理與上述圖2（從“圖1”或“圖2”中選擇）裝置的原理相似．
（Ⅱ）該小組中某同學設計了圖4所示的實驗裝置（夾持及尾氣處理裝置未畫出），探究氨氣的還原性：
（1）該裝置在設計上有一定缺陷，為保證實驗結果的準確性，對該裝置的改進措施是在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管；C裝置之后增加尾氣吸收裝置．
（2）利用改進后的裝置進行實驗，觀察到CuO變為紅色物質，無水CuSO₄變藍色，同時生成一種無污染的氣體．寫出氨氣與CuO反應的化學方程式3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu++3H₂O+N₂．

Answer 1

分析 （Ⅰ）（1）實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣；
（2）氨氣極易溶于水，且密度比空氣小，所以用向下排空氣法；
（1）①依據加入的物質能導致錐形瓶中氣壓變大的原理才能產生噴泉，結合物質的性質分析解答；
②錐形瓶內裝有酒精，易揮發，要形成噴泉，應使錐形瓶內壓強增大，所加物質應放出大量的熱，以此解答；
（2）依據加入的物質能導致錐形瓶中氣壓變大的原理才能產生噴泉的知識分析解答；
（Ⅱ）（1）氯化銨和消石灰反應生成氨氣和水，氨氣和CuO反應前應先干燥，氨氣污染空氣，C裝置后需要連接尾氣吸收裝置，
（2）由題意可知生成物為銅、氮氣和水，以此書寫化學方程式；

解答 解：（Ⅰ）（1）實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣，反應的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）氨氣極易溶于水，且密度比空氣小，所以用向下排空氣法，故答案為：向下排空氣法；
（3）①A、Cu與稀鹽酸不反應，所以不能導致錐形瓶中的氣壓變大，故A錯誤；
B、NaHCO₃與NaOH溶液能反應，但沒有氣體生成，不能導致錐形瓶中的氣壓變大，故B錯誤；
C、MnO₂與稀鹽酸不反應，不能導致錐形瓶中的氣壓變大，故C錯誤；
D、Na₂CO₃與稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體，能導致錐形瓶中的氣壓變大，所以能形成噴泉，故D正確；
故選D；
②濃硫酸遇水被稀釋，生石灰和水反應，都釋放出大量的熱，使錐形瓶中的乙醇揮發，壓強增大，形成噴泉，而其它物質都不能達到溶于水而放出大量的熱的目的，故選AC；
（2）城市中常見的人造噴泉及火山爆發的原理都是通過增加容器中的壓強完成的，所以與圖2原理相似；
故答案為：圖2；
（Ⅱ）（1）氯化銨和消石灰反應生成氨氣和水，氨氣和CuO反應前應先干燥，氨氣污染空氣，C裝置后需要連接尾氣吸收裝置，
故答案為：在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的干燥管；C裝置之后增加尾氣吸收裝置；
（2）根據氨氣和氧化銅反應的現象：CuO變為紅色物質，無水CuSO₄變藍色，同時生成一種無污染的氣體，說明生成銅、氮氣和水，反應的化學方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu++3H₂O+N₂，故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu++3H₂O+N₂．

點評 本題題考查了噴泉實驗原理，題目難度不大，知道濃硫酸和生石灰與水作用的熱效應，為了用純凈、干燥的氨氣還原氧化銅，并通過測定生成水的質量來測銅的相對原子質量，要注意先除去氨氣中的雜質，即除去水．