Question

16．甲、乙兩化學活動小組對中學化學教材中“氨的催化氧化”進行了實驗探究．
（1）甲小組設計了如圖1所示的實驗裝置（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、導管、橡膠塞和b（填序號）．
a．錐形瓶    b．酒精燈    c．燒瓶    d．蒸發皿
②裝置B的作用是與水和二氧化碳反應，產生C中所需的反應物氧氣．
③裝置C中發生反應的化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O．
④若A、B中藥品足量，則可以觀察到裝置F中的實驗現象是銅片逐漸溶解，表面有氣泡產生，溶液逐漸變藍，液面上方氣體逐漸變紅棕色．
⑤該裝置存在的主要缺陷是F中液體可能會倒吸，尾氣產生的NO₂會污染環境．
（2）乙小組認為可將甲小組的裝置中A、B部分換成如圖2所示裝置（其余部分相同）進行實驗．
①燒瓶中加入的是過氧化鈉固體，則分液漏斗中加入的最佳試劑是濃氨水，U型管中加入的試劑是堿石灰（或氫氧化鈉、氧化鈣）．
②此裝置能產生大量氨氣的原因是氨水中存在NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，堿石灰與水反應產生OH^-并放出大量熱量，使平衡左移，利于NH₃釋放．

Answer 1

分析 4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，進行氨的催化氧化實驗，需氨氣和氧氣，氨氣用碳酸氫銨制備，氧氣用二氧化碳與過氧化鈉反應制備，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，所以需進行尾氣吸收；
（1）①根據碳酸氫銨，受熱分解生成NH₃、CO₂和H₂O選擇儀器；
②根據碳酸氫銨受熱分解的產物以及過氧化鈉的性質分析解答；
③NH₃與O₂在催化劑、加熱條件下發生反應生成一氧化氮和水；
④若A、B中藥品足量，則進入裝置F中的氣體為一氧化氮、氧氣的混合氣體，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸能將銅氧化；
⑤該裝置存在的主要缺陷是，F中液體因為壓強變化的關系可能會倒吸，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，據此分析實驗裝置的優劣；
（2）①根據甲小組的裝置中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不能和氨氣反應，所以干燥氨氣的物質應為堿性或中性；
②過氧化鈉和氨水中水反應生成氫氧化鈉和氧氣，反應放熱，促進平衡逆向進行，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，利于放出氨氣．

解答 解：（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中盛放過氧化鈉，碳酸氫銨受熱分解生成NH₃、CO₂和H₂O，過氧化鈉和水反應2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，該反應能提供氧氣，二氧化碳與過氧化鈉，2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，該反應也能提供氧氣，所以裝置B的作用是與水和二氧化碳反應，產生C中所需的反應物氧氣，
故答案為：與水和二氧化碳反應，產生C中所需的反應物氧氣；
③NH₃與過量O₂在催化劑、加熱條件下發生反應生成一氧化氮和水，反應方程為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，則進入裝置F中的氣體為一氧化氮、氧氣的混合氣體，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸能將銅氧化，反應現象為：銅片逐漸溶解，表面有氣泡產生，溶液逐漸變藍，液面上方氣體逐漸變紅棕色，
故答案為：銅片逐漸溶解，表面有氣泡產生，溶液逐漸變藍，液面上方氣體逐漸變紅棕色；
⑤該裝置存在的主要缺陷是，F中液體因為壓強變化的關系可能會倒吸，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，應加一個尾氣吸收裝置，
故答案為：F中液體可能會倒吸，尾氣產生的NO₂會污染環境；
（2）①A裝置提供二氧化碳、水蒸氣、氨氣，裝置B為干燥氨氣，所以當有過氧化鈉存在時需用濃氨水，省略了將二氧化碳、水蒸氣轉化成氧氣，氨氣為堿性氣體，干燥氨氣的物質應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）；
②過氧化鈉和氨水中水反應生成氫氧化鈉和氧氣，反應放熱，氨水中存在NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，堿石灰與水反應產生OH^-并放出大量熱量，使平衡左移，利于NH₃釋放，
故答案為：氨水中存在NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，堿石灰與水反應產生OH^-并放出大量熱量，使平衡左移，利于NH₃釋放．

點評 本題主要考查了氨氣的催化氧化，解答須根據題目中提供的藥品和裝置結合該反應的原理和相關物質的性質，題目難度中等．