Question

某探究性學(xué)習(xí)小組有查閱資料中發(fā)現(xiàn)，常溫下氯氣可以氧化氨氣獲得氮?dú)猓�該小組由此設(shè)計(jì)出制取氮?dú)獾乃悸罚?br />實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有如下試劑及儀器：（見圖）
試劑：①飽和食鹽水  ②濃硫酸  ③濃硝酸④濃鹽酸  ⑤堿石灰  ⑥二氧化錳  ⑦濃氨水
請完成下列各題：
（1）寫出制N₂的化學(xué)方程式

 

，反應(yīng)生成0.5mol N₂，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是

 

mol．
（2）用以上儀器（可重復(fù)使用）連接成制純凈Cl₂、NH₃的裝置，按照前后順序把圖中的編號填入下表中，并寫出對應(yīng)儀器里試劑的編號．（下列空格不一定填滿）

制Cl2	儀器
	試劑
制NH3	儀器
	試劑

（3）當(dāng)反應(yīng)裝置里的氨氣和氯氣的物質(zhì)的量之比大于

 

時(shí)，尾氣里一定含有氨氣；當(dāng)反應(yīng)裝置里的氯氣和氨氣的物質(zhì)的量之比大于

 

時(shí)，尾氣里一定含有氯氣．

Answer 1

考點(diǎn)：常見氣體制備原理及裝置選擇

專題：實(shí)驗(yàn)題,鹵族元素,氮族元素

分析：（1）氯氣和氨氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，N元素化合價(jià)升高，被氧化，氯元素的化合價(jià)降低，被還原，依據(jù)氧化還原書寫方程式，由元素化合價(jià)可知，3molCl₂參加反應(yīng)，得到6mol電子，依據(jù)反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移守恒2NH₃～N₂～6e^-；
（2）實(shí)驗(yàn)室用MnO₂與濃鹽酸共熱制Cl₂，根據(jù)制取氣體的藥品和條件來選擇儀器和裝置．氯氣制備是固體和液體加熱制備氣體，氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，可以通過飽和食鹽水除去氯化氫，通過濃硫酸除去水蒸氣；堿石灰的主要成分有氧化鈣，實(shí)驗(yàn)室可用堿石灰與濃氨水混合的方法制取氨氣，無需加熱；氨氣屬于堿性氣體，可以用堿性或中性物質(zhì)干燥；
（3）根據(jù)2NH₃+3Cl₂=6HCl+N₂，NH₃+HCl=NH₄Cl 進(jìn)行分析解答；

解答： 解：（1）氯氣和氨氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，Cl元素的化合價(jià)降低，化合價(jià)降低元素所在的反應(yīng)物是氧化劑，則氧化劑為Cl₂，N元素的化合價(jià)升高，化合價(jià)升高元素所在的反應(yīng)物是還原劑，還原劑是NH₃，由反應(yīng)可知3mol氧化劑氯氣與2mol還原劑氨氣反應(yīng)電子守恒，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3：2，反應(yīng)為：3Cl₂+2NH₃═6HCl+N₂，當(dāng)氨氣過量發(fā)生：HCl+NH₃=NH₄Cl，即：3Cl₂+8NH₃=6NH₄Cl+N₂，反應(yīng)3Cl₂+8NH₃=6NH₄Cl+N₂中，3Cl₂～6Cl^-～6e^-，2NH₃～N₂～6e^-，生成1mol氮?dú)廪D(zhuǎn)移電子6mol，則生成0.5mol N₂，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是3mol，
故答案為：2NH₂+3Cl₂=6HCl+N₂ （或8NH₂+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂）；3；
（2）制Cl₂裝置A中反應(yīng)是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的裝置，二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)制備氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，濃鹽酸具有揮發(fā)性，加熱更促進(jìn)了濃鹽酸的揮發(fā)，所以制取的氯氣中含有氯化氫氣體，氯化氫極易溶于水，氯氣和水也反應(yīng)，所以不能用水吸收氯化氫氣體；飽和食鹽水中含有氯離子，所以能抑制氯氣和水的反應(yīng)降低氯氣的溶解度，故D中盛有的液體是飽和食鹽水，通過濃硫酸除去水蒸氣，再用洗氣瓶D盛放濃硫酸除去水蒸氣，根據(jù)提供的藥品，制取氨氣需選擇裝置C（或A），用堿石灰與濃氨水混合的方法制取氨氣，無需加熱，所以選擇藥品為⑤⑦（或⑦），僅選⑦需在A中加熱，氨氣屬于堿性氣體，可以用堿石灰干燥⑤，
故答案為：

制Cl2	儀器	A	D	D
	藥品	④⑥	①	②
制NH3	儀器	C（或A）	E
	藥品	⑤⑦（或⑦）	⑤

（3）2NH₃+3Cl₂=6HCl+N₂，
     2    3     6    1
當(dāng)

n(NH3)

n(Cl2)

≥

2

3

時(shí)，氨氣過量，發(fā)生HCl+NH₃=NH₄Cl，即：3Cl₂+8NH₃=6NH₄Cl+N₂，所以當(dāng)

n(NH3)

n(Cl2)

≥

8

3

時(shí)，氨氣過量有剩余，尾氣里一定含有氨氣；
當(dāng)＜0

n(NH3)

n(Cl2)

≤

2

3

時(shí)，僅發(fā)生2NH₃+3Cl₂=6HCl+N₂，氯氣過量有剩余，尾氣里一定含有氯氣；
故答案為：

8

3

；

2

3

；

點(diǎn)評：本題主要考查了氮?dú)獾闹迫�，解答須根�?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．