Question

8．甲、乙兩化學(xué)活動(dòng)小組對(duì)中學(xué)化學(xué)教材中“氨的催化氧化”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．
（1）甲小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置（固定裝置已略去）．

①若裝置A中使用的藥品是NH₄HCO₃固體，則A需要的儀器有試管、導(dǎo)管、橡膠塞和b（填選項(xiàng)序號(hào)）．
a．錐形瓶 b．酒精燈 c．燒瓶 d．蒸發(fā)皿
②裝置B的作用是與水和二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生C中所需的反應(yīng)物氧氣；裝置D的作用是防止E中液體倒吸．
③裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是銅片逐漸溶解，表面有氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變藍(lán)，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(huì)倒吸，尾氣產(chǎn)生的NO₂會(huì)污染環(huán)境．
（2）乙小組認(rèn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①燒瓶中加入的是過(guò)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(chǎn)生大量氨氣的原因是氨水中存在NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生OH^-并放出大量熱量，使平衡左移，利于NH₃釋放．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)碳酸氫銨，受熱分解生成NH₃、CO₂和H₂O選擇儀器；
②根據(jù)碳酸氫銨受熱分解的產(chǎn)物以及過(guò)氧化鈉的性質(zhì)分析解答，裝置D為安全瓶；
③NH₃與O₂在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮和水；
④若A、B中藥品足量，則進(jìn)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(xiàn)中液體因?yàn)閴簭?qiáng)變化的關(guān)系可能會(huì)倒吸，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，據(jù)此分析實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)劣；
（2）①根據(jù)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(zhì)不能和氨氣反應(yīng)，所以干燥氨氣的物質(zhì)應(yīng)為堿性或中性；
②過(guò)氧化鈉和氨水中水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，反應(yīng)放熱，促進(jìn)平衡逆向進(jìn)行，NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，利于放出氨氣．

解答 解：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，進(jìn)行氨的催化氧化實(shí)驗(yàn)，需氨氣和氧氣，氨氣用碳酸氫銨制備，氧氣用二氧化碳與過(guò)氧化鈉反應(yīng)制備，氨氣和氧氣催化氧化需用鉑粉作催化劑，一氧化氮二氧化氮都是空氣污染物，所以需進(jìn)行尾氣吸收．
（1）①若A中使用的藥品是NH₄HCO₃固體，加熱NH₄HCO₃固體需要酒精燈，故答案為：b；
②裝置B中盛放過(guò)氧化鈉，碳酸氫銨，受熱分解生成NH₃、CO₂和H₂O，過(guò)氧化鈉和水反應(yīng)2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，該反應(yīng)能提供氧氣，二氧化碳與過(guò)氧化鈉，2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，該反應(yīng)也能提供氧氣，所以裝置B的作用是與水和二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生C中所需的反應(yīng)物氧氣，裝置D作用是防止E中液體倒吸
，故答案為：與水和二氧化碳反應(yīng)，產(chǎn)生C中所需的反應(yīng)物氧氣；防止E中液體倒吸；
③NH₃與過(guò)量O₂在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)方程為：4NH₃+5O₂$\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(jìn)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(yīng)現(xiàn)象為：銅片逐漸溶解，表面有氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變藍(lán)，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(chǎn)生，溶液逐漸變藍(lán)，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(xiàn)中液體因?yàn)閴簭?qiáng)變化的關(guān)系可能會(huì)倒吸，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，應(yīng)加一個(gè)尾氣吸收裝置，
故答案為：F中液體可能會(huì)倒吸，尾氣產(chǎn)生的NO₂會(huì)污染環(huán)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(dāng)有過(guò)氧化鈉存在時(shí)需用濃氨水，省略了將二氧化碳、水蒸氣轉(zhuǎn)化成氧氣，氨氣為堿性氣體，干燥氨氣的物質(zhì)應(yīng)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(guò)氧化鈉和氨水中水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，反應(yīng)放熱，氨水中存在NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，堿石灰與水反應(yīng)產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)生OH^-并放出大量熱量，使平衡左移，利于NH₃釋放．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了氨氣的催化氧化，解答須根據(jù)題目中提供的藥品和裝置結(jié)合該反應(yīng)的原理和相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，題目難度中等．