Question

實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：

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(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮氣。

（1）從上圖中選擇制取氣體的合適裝置：

氮氣                       、氫氣                          。

（2）氮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              、             。

（3）氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，              （填“會”或“不會”）發(fā)生倒吸，原因是：                                                。

（4）用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是：                                         ，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是：                                                  。

（5）寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：                                        。

（6）反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H⁺、OH^-、                、          離子。

（B）某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學反應(yīng)制取膽礬。其設(shè)計的實驗過程為：

 

（1）雜銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，灼燒時將瓷坩堝置于

      上（用以下所給儀器的編號填入，下同)，取用坩堝應(yīng)使用                 ，灼燒后的坩堝應(yīng)放在             上，不能直接放在桌面上。

實驗所用儀器：A.蒸發(fā)皿  B.石棉網(wǎng)  C.泥三角  D.表面皿  E.坩堝鉗  F.試管夾

（2）雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，用以制取膽礬。灼燒后含有少量銅的可能原因是                                                         。

  A.灼燒過程中部分氧化銅被還原                 B.灼燒不充分銅未被完全氧化

C.氧化銅在加熱過程中分解生成銅               D.該條件下銅無法被氧氣氧化

（3）通過途徑Ⅱ?qū)崿F(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進行的實驗操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、       、冷卻結(jié)晶、                      、自然干燥。

（4）由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優(yōu)點是：                   、                                。

（5）在測定所得膽礬（CuSO₄·xH₂O）中結(jié)晶水x值的實驗過程中：稱量操作至少進行

      次。

（6）若測定結(jié)果x值偏高，可能的原因是                                  。

a.加熱溫度過高                   b.膽礬晶體的顆粒較大

c.加熱后放在空氣中冷卻           d.膽礬晶體部分風化

Answer 1

（A）（1）a、b    （2）干燥氣體  控制氫氣和氮氣的流速

（3）不會   因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮、氫兩種氣體

（4）說明氨的氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)   有紅棕色氣體產(chǎn)生

（5）4NH₃+5O₂       4NO＋6H₂O

（6）NH     NO

（B）（1）C   E   B

（2）A  B  （3）蒸發(fā)  過濾 

（4）產(chǎn)生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少  途徑Ⅱ不會產(chǎn)生污染大氣的氣體

（5）4   （6）a

解析:

（A）（1）由題給反應(yīng)物的狀態(tài)，NaNO₂和NH₄Cl都是飽和溶液，可推知N₂用a裝置，而H₂是由鋅粒（固）和稀酸（液）來制取，則可用b制取。

（2）干燥氣體和調(diào)節(jié)（或控制）H₂和N₂的流速。

（3）不會，因合成氨的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，生成的混合氣體除NH₃以外還有大量的N₂和H₂存在。

（4）從能使鉑絲保持紅熱可以推知，氨的氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)。根據(jù)氨氧化的產(chǎn)物看有NO生成，NO被O₂氧化又產(chǎn)生NO₂，所以錐形瓶中會看到有紅棕色氣體產(chǎn)生。

（5）乙裝置中氨氧化的反應(yīng)方程式為4NH₃+5O₂       4NO+6H₂O。

（6）因氨氧化生成的NO與O₂、H₂O反應(yīng)生成HNO₃，未氧化的氨與HNO₃反應(yīng)生成NH₄NO₃。因此，反應(yīng)結(jié)束后，錐形瓶內(nèi)的溶液中除有H⁺、OH^-外，還應(yīng)有NH和NO。

（B）（1）因坩堝加熱后溫度較高，應(yīng)放在泥三角上進行加熱，且取用坩堝時要用坩堝鉗，并且為防止坩堝炸裂和燒壞桌面，燒后的坩堝要在石棉網(wǎng)上冷卻，不能直接放在桌面上。

（2）灼燒后含有少量銅其原因可能是灼熱不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。

（3）利用途徑Ⅱ制取膽礬時，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過濾除去粗制氧化銅中的不溶物雜質(zhì)后，然后再蒸發(fā)溶劑，冷卻結(jié)晶，再過濾得晶體，最后將其干燥，由此可寫出答案。

（4）根據(jù)途徑Ⅰ的反應(yīng)方程式Cu+2H₂SO₄(濃）   CuSO₄+SO₂↑+2H₂O和途徑Ⅱ的反應(yīng)方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄(稀)     2CuSO₄+2H₂O，可以看出途徑Ⅱ的優(yōu)點是：①產(chǎn)生等量的膽礬比途徑Ⅰ耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產(chǎn)生污染大氣的氣體（SO₂）。

（5）稱量操作至少進行4次，分別是：①稱量坩堝；②稱量加入晶體后的坩堝；③稱量加熱冷卻后的坩堝；

④稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過0.1 g。

（6）若測定結(jié)果x值偏高，可能是加熱溫度過高使CuSO₄晶體中的CuSO₄分解了，其他三項均使x值偏低。