Question

19．實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如圖1所示，已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO₂）溶液與飽和氯化銨溶液經加熱后反應制取氨氣．
（1）從圖2中選擇制取氣體的合適裝置，氮氣a，氫氣b；
（2）氨氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有干燥氣體、控制氫氣和氮氣的流速；
（3）氨合成器出來經冷卻的氣體連續通入乙裝置的水中吸收氨不會（填“會”或“不會”）發生倒吸，原因是因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮氣、氫氣兩種氣體；
（4）用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內，能使鉑絲保持紅熱的原因是氨的氧化反應是一個放熱反應，放出的熱使鉑絲保持紅熱，錐形瓶中還可觀察到的現象是有紅棕色氣體產生；
（5）寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；
（6）反應結束后錐形瓶內的溶液中含有H⁺、OH^-、NH₄⁺、NO₃^-離子

Answer 1

分析 （1）可根據制取氣體的藥品狀態和條件選擇合適的制取儀器；
（2）通過觀察甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量；
（3）合成氨的反應是可逆的，還會有一些氮氣、氫氣存在，據此來回答；
（4）氨的氧化反應是一個放熱反應；生成的一氧化氮與空氣中的氧氣化合成二氧化氮；
（5）氨的催化氧化生成一氧化氮和水；
（6）根據溶液的組成來確定含有的離子

解答 解：（1）實驗室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO₂）溶液與飽和氯化銨溶液經加熱后反應制取氮氣，是溶液與溶液反應，可以選擇a，實驗室里用金屬鋅粒和稀硫酸反應制取氫氣，是固體和液體反應，可以選擇裝置b，
故答案為：a；b；
（2）氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置中的濃硫酸可以將氮氣和氫氣干燥，同時可以根據甲裝置中冒氣泡的速率來控制氣體流量，
故答案為：干燥氣體；控制氫氣和氮氣的流速；
（3）合成氨的反應為可逆反應，還會有一些氮氣、氫氣存在，這樣會緩解氨氣極易溶于水導致的氣壓差，不會倒吸，
故答案為：不會；因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮氣、氫氣兩種氣體；
（4）氨的氧化反應是一個放熱反應，放出的熱使鉑絲保持紅熱；
生成的一氧化氮與空氣中的氧氣化合成二氧化氮，二氧化氮是紅棕色氣體，
故答案為：氨的氧化反應是一個放熱反應，放出的熱使鉑絲保持紅熱；有紅棕色氣體產生；
（5）根據反應物的性質進行分析，氨的催化氧化生成一氧化氮和水，氨的催化氧化反應為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；
（6）氨的催化氧化反應產物是一氧化氮和水，一氧化氮極易與空氣中的氧氣變為二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，所以硝酸的存在會和氨水反應生成硝酸銨，溶液中會存在H⁺、OH^-、NH₄⁺、NO₃^-，
故答案為：NH₄⁺；NO₃^-．

點評 本題以信息形式主要考查了氮氣的制取、以及氮的化合物的性質，題目難度中等，試題綜合性較大，旨在考查學生對所學知識的遷移運用，注意熟練掌握合成氨的反應原理，試題培養了學生的分析能力及化學實驗能力．