Question

4．某化學小組的同學模擬工業(yè)制硝酸設(shè)計了如圖所示的裝置．
已知：CaCl₂+nH₂O→CaCl₂•nH₂O；    CaCl₂+8NH₃→[Ca（NH₃）₈]Cl₂
根據(jù)題意完成下列填空：
（1）分液漏斗中氨水的濃度為9.0mol/L．現(xiàn)用質(zhì)量分數(shù)為0.35、密度為0.88g/cm³的氨水配制9.0mol/L的氨水100mL，需要的定量儀器有a、c（選填編號）．
a．100mL容量瓶       b．10mL量筒       c．50mL量筒       d．電子天平
（2）受熱時，乙中反應(yīng)的化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）實驗開始先加熱催化劑，當催化劑達紅熱時再打開分液漏斗活塞并移走酒精燈，可觀察到的現(xiàn)象有：乙中Cr₂O₃仍能保持紅熱狀態(tài)；丁的燒瓶中氣體由無色轉(zhuǎn)化為紅棕色；試管里的石蕊試液由紫色變?yōu)榧t色；
（4）丙中盛放的藥品為b（選填下列編號），其目的是吸收水及多余NH₃．
a．濃H₂SO₄      b．無水CaCl₂     c．堿石灰       d．無水CuSO₄
（5）丁中除了NO之外，還可能存在的氣體有N₂、O₂、NO₂（N₂O₄）（填寫化學式）．燒杯中可能發(fā)生的反應(yīng)的化學方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O、NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)C=$\frac{1000ρω}{M}$計算濃氨水的物質(zhì)的量濃度，再根據(jù)濃氨水稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變計算；
（2）受熱時，乙中為氨氣和氧氣在催化劑加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮和水；
（3）實驗開始先加熱催化劑，當催化劑達紅熱時再打開分液漏斗活塞并移走酒精燈，則生成的一氧化氮與裝置的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮氣體，二氧化氮溶于石蕊試液生成硝酸顯酸性，所以石蕊試液由紫色變?yōu)榧t色，據(jù)此分析；
（4）丙為固體干燥管，為了除去過量的氨氣和水蒸汽，所以盛放的藥品為無水CaCl₂；
（5）因為裝置中含空氣，一氧化氮與氧氣生成二氧化氮，二氧化氮會轉(zhuǎn)化成N₂O₄，所以丁中除了NO之外，還可能存在的氣體有N₂、O₂、NO₂ （N₂O₄）；最終氫氧化鈉是為了吸收多余的NO和NO₂尾氣，據(jù)此書寫方程式．

解答 解：（1）濃氨水的濃度C=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×0.88g/c{m}^{3}×35%}{17g/mol}$=18.1mol/L，濃氨水稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，設(shè)濃氨水的體積為V，所以18.1mol/L×V=9.0mol/L×0.1L，V=0.0497L=49.7mL；所以選用100mL容量瓶和50mL量筒，
故答案為：a、c；
（2）受熱時，乙中為氨氣和氧氣在催化劑加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮和水，方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）實驗開始先加熱催化劑，當催化劑達紅熱時再打開分液漏斗活塞并移走酒精燈，則生成的一氧化氮與裝置的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮氣體，二氧化氮溶于石蕊試液生成硝酸顯酸性，所以石蕊試液由紫色變?yōu)榧t色，所以可觀察到的現(xiàn)象有丁的燒瓶中氣體由無色轉(zhuǎn)化為紅棕色；試管里的石蕊試液由紫色變?yōu)榧t色；
故答案為：無；紅棕色；由紫色變?yōu)榧t色；
（4）丙為固體干燥管，為了除去過量的氨氣和水蒸汽，所以盛放的藥品為無水CaCl₂；
故答案為：b；吸收水及多余NH₃；
（5）因為裝置中含空氣，一氧化氮與氧氣生成二氧化氮，二氧化氮會轉(zhuǎn)化成N₂O₄，所以丁中除了NO之外，還可能存在的氣體有N₂、O₂、NO₂ （N₂O₄）；最終氫氧化鈉是為了吸收多余的NO和NO₂尾氣，所以反應(yīng)方程式為2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O；NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，
故答案為：N₂、O₂、NO₂ （N₂O₄）；2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O；NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．

點評 本題考查氨氣的催化氧化，題目難度中等，涉及溶液的配制，氣體制備、干燥（或除雜質(zhì)）、性質(zhì)驗證、尾氣處理，掌握常見氣體的制備原理和除雜是解題關(guān)鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．