Question

13．氮及其化合物在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有廣泛應(yīng)用：
（1）請寫出實(shí)驗(yàn)室用Cu和稀硝酸反應(yīng)制備NO的離子方程式：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）請設(shè)計實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)?zāi)晨扇苄怨腆w物質(zhì)中含有NH${\;}_{4}^{+}$的操作、現(xiàn)象、結(jié)論：取少量待測固體（或先配制成濃溶液亦可）于試管中，加入過量濃的NaOH溶液，加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，產(chǎn)生無色有刺激性氣味的氣體，且試紙變藍(lán)，則原溶液含有NH₄⁺；
（3）實(shí)驗(yàn)室可用（NH₄）₂Cr₂O₇受熱分解產(chǎn)生N₂、Cr₂O₃和H₂O來制備N₂，請寫出該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O；
（4）有人發(fā)現(xiàn)重鉻酸銨分解產(chǎn)物不僅含N₂、Cr₂O₃和H₂O，還含有NH₃和O₂，并指出伴隨有顯著的副反應(yīng)發(fā)生：
2（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cr₂O₃+4NH₃↑+2H₂O+3O₂↑；設(shè)計如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，并通過實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了NH₃和O₂的存在（忽略空氣中O₂的干擾）．
限選試劑：Na₂S溶液、Na₂SO₃溶液、FeSO₄溶液；
限選儀器：試管、玻璃導(dǎo)管、漏斗、燒杯、膠頭滴管
①圖中試管口玻璃纖維的作用是緩沖氣流，防止固體被氣流帶進(jìn)入導(dǎo)管，堵塞導(dǎo)管；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，選擇一種試劑和最佳的儀器補(bǔ)全該實(shí)驗(yàn)裝置（在方框中畫圖并標(biāo)注所選試劑）；
③寫出該法驗(yàn)證NH₃和O₂存在的實(shí)驗(yàn)原理的化學(xué)方程式：2NH₃+2H₂O+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃（或8NH₃+10H₂O+4FeSO₄+O₂=4Fe（OH）₃↓+4（NH₄）₂SO₄）．

Answer 1

分析 （1）銅與稀硝酸反應(yīng)氧化還原反應(yīng)生成硝酸銅、NO氣體和水；
（2）檢驗(yàn)銨根離子的方法一般為：向銨鹽中進(jìn)入氫氧化鈉、加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)是否有變藍(lán)，從而判斷是否含有銨根離子；
（3）反應(yīng)中Cr元素和N元素的化合價發(fā)生變化，根據(jù)化合價升降相等配平并寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）①反應(yīng)中固體容易堵塞導(dǎo)管，且生成氣體的氣流不穩(wěn)定，據(jù)此判斷使用玻璃纖維的目的；
②氨氣極易溶于水，需要使用防倒吸裝置吸收氨氣，檢驗(yàn)氨氣和氧氣，需要選用硫酸亞鐵溶液，據(jù)此設(shè)計方案并畫出裝置圖；
③氨氣與硫酸亞鐵反應(yīng)生成白色的氫氧化亞鐵沉淀，據(jù)此證明存在氨氣；氫氧化亞鐵與氧氣反應(yīng)生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，據(jù)此判斷反應(yīng)中生成了氧氣．

解答 解：（1）銅與稀硝酸反應(yīng)反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮?dú)怏w和水，反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）通常用強(qiáng)堿溶液和濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)銨根離子，其操作方法、現(xiàn)象及結(jié)論為：取少量待測固體（或先配制成濃溶液亦可）于試管中，加入過量濃的NaOH溶液，加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，產(chǎn)生無色有刺激性氣味的氣體，且試紙變藍(lán)，則原溶液含有NH₄⁺，
故答案為：取少量待測固體（或先配制成濃溶液亦可）于試管中，加入過量濃的NaOH溶液，加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，產(chǎn)生無色有刺激性氣味的氣體，且試紙變藍(lán)，則原溶液含有NH₄⁺；
（3）實(shí)驗(yàn)室可用（NH₄）₂Cr₂O₇受熱分解產(chǎn)生N₂、Cr₂O₃和H₂O來制備N₂，（NH₄）₂Cr₂O₇中鉻元素的化合價為+6，氮元素的化合價為-3，反應(yīng)后分別生成Cr₂O₃、N₂，鉻元素化合價變化至少為：（6-3）×2=6，N元素化合價至少升高：[0-（-3）]×2=6，則化合價變化的最小公倍數(shù)為6，所以Cr₂O₃、N₂的系數(shù)都是1，然后利用質(zhì)量守恒配平可得（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O，
故答案為：（NH₄）₂Cr₂O₇$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cr₂O₃+N₂↑+4H₂O；
（4）①反應(yīng)中固體容易堵塞導(dǎo)管，且生成氣體的氣流不穩(wěn)定，所以使用玻璃纖維緩沖氣流，防止固體被氣流帶進(jìn)入堵塞導(dǎo)管，
故答案為：緩沖氣流，防止固體被氣流帶進(jìn)入導(dǎo)管，堵塞導(dǎo)管；
②檢驗(yàn)氨氣和氧氣，發(fā)生的反應(yīng)必須具有明顯現(xiàn)象，如顏色變化、沉淀等，氨氣能夠與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀：2NH₃+2H₂O+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄，氫氧化亞鐵在溶液中遇到氧氣能夠被氧化成紅褐色的氫氧化鐵：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃），所以用硫酸亞鐵檢驗(yàn)；氨氣極易溶于水，需要用倒置的漏斗吸收氨氣，據(jù)此畫出的檢驗(yàn)氨氣和氧氣的裝置圖為，故答案為：；
③根據(jù)②的分析可知，檢驗(yàn)氨氣的反應(yīng)原理為：2NH₃+2H₂O+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄；檢驗(yàn)氧氣的反應(yīng)方程式為4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃），
故答案為：2NH₃+2H₂O+FeSO₄=Fe（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃）（或8NH₃+10H₂O+4FeSO₄+O₂=4Fe（OH）₃↓+4（NH₄）₂SO₄）．

點(diǎn)評 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計與評價，題目難度中等，明確常見物質(zhì)的性質(zhì)及檢驗(yàn)方案的設(shè)計原則為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法及其應(yīng)用，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力．