Question

19．某興趣小組用如圖裝置探究氨的催化氧化．

（1）濃氨水中存在多種形式的氫鍵，用氫鍵表示式寫出濃氨水中存在的所有氫鍵N-H…N、N-H…O、O-H…N、O-H…O．
（2）氨催化氧化的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）加熱玻璃管2一段時(shí)間后，擠壓1中打氣球鼓入空氣，觀察到2中物質(zhì)呈紅熱狀態(tài)；停止加熱后仍能保持紅熱，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（4）三氧化二鉻在反應(yīng)中做催化劑．寫出基態(tài)鉻原子的核外電子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；這樣排布使整個(gè)體系能量最低，原因是3d、4s軌道上的電子均為半充滿狀態(tài)．
（5）若取消裝置3，在裝置4中僅觀察到大量白煙，為保證在裝置4中觀察到紅棕色氣體，裝置3應(yīng)裝入濃硫酸．
（6）為實(shí)現(xiàn)氨催化氧化，也可用裝置5替換裝置1，化合物X（一種）中存在的化學(xué)鍵類型離子鍵、共價(jià)鍵．

Answer 1

分析 空氣通過濃氨水其中氨氣和氧氣進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管中在三氧化鉻催化劑作用下加熱反應(yīng)，發(fā)生氨氣的催化氧化生成一氧化氮?dú)怏w和水蒸氣，通過裝置3中濃硫酸干燥進(jìn)入裝置4收集，
（1）N元素與O元素的電負(fù)性都很強(qiáng)，不同分子中的N原子、O原子與H原子之間都可以形成氫鍵；
（2）氨氣具有還原性，在催化劑作用下可與氧氣反應(yīng)被氧化為NO；
（3）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷，停止加熱后仍能保持紅熱，即可說明該反應(yīng)放熱；
（4）Cr原子序數(shù)為24，根據(jù)能量最低原理分析核外電子排布；軌道上電子處于全空、半滿、全滿時(shí)原子最穩(wěn)定；
（5）紅棕色氣體為NO₂，易與水反應(yīng)，應(yīng)干燥，如不干燥，NO₂與水反應(yīng)生成硝酸，進(jìn)而與氨氣生成硝酸銨；
（6）裝置1能提供氨氣和氧氣，裝置5也能提供氨氣和氧氣，裝置5中應(yīng)加入氯化銨和過氧化鈉，可生成氨氣和氧氣．

解答 解：（1）N元素與O元素的電負(fù)性都很強(qiáng)，不同分子中的N原子、O原子與H原子之間都可以形成氫鍵，如O-H…N、N-H…O、O-H…O、N-H…N，氨水中NH₃分子與水分子間形成的可能存在的氫鍵N-H…N、N-H…O、O-H…N、O-H…O，
故答案為：N-H…N、N-H…O、O-H…N、O-H…O；
（2）氨氣具有還原性，在催化劑作用下可與氧氣反應(yīng)被氧化為NO，反應(yīng)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；       
（3）停止加熱后仍能保持紅熱，即可說明該反應(yīng)放熱，故答案為：放熱；
（4）鉻是24號元素，基態(tài)原子核外有24個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理，能級大小順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d，先排4s能級后排3d能級，但軌道上電子處于全空、半滿、全滿時(shí)原子最穩(wěn)定，所以該原子基態(tài)時(shí)，4s排1個(gè)電子3d排5個(gè)電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，3d、4s軌道上的電子均為半充滿狀態(tài)，這樣排布使整個(gè)體系能量最低，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；3d、4s軌道上的電子均為半充滿狀態(tài)；
（5）NO₂與水反應(yīng)生成HNO₃，NH₃與HNO₃反應(yīng)生成了NH₄NO₃，可觀察到白煙生成，NO₂易與水反應(yīng)，應(yīng)干燥，如不干燥，NO₂與水反應(yīng)生成硝酸而觀察不到顏色，所以裝置3中為濃硫酸用來干燥氣體，
故答案為：濃H₂SO₄；
（6）裝置1能提供氨氣和氧氣，裝置5也能提供氨氣和氧氣，裝置5中應(yīng)加入氯化銨和過氧化鈉，可生成氨氣和氧氣，反應(yīng)為：NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$HCl+NH₃，2HCl+Na₂O₂═2NaCl+O₂+H₂O，其中X為氯化銨，存在的化學(xué)鍵類型為：離子鍵、共價(jià)鍵，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵．

點(diǎn)評 本題考查氨氣的制取原理、反應(yīng)裝置及化學(xué)性質(zhì)，題目較為綜合，涉及氨氣的制取、性質(zhì)以及二氧化氮和硝酸銨等知識，注意把握元素化合物知識的理解和應(yīng)用．