Question

10．某校研究性學習小組的同學學習完氮的有關物質(zhì)的性質(zhì)之后，對氮元素的氫化物和氧化物的性質(zhì)進行了更深入的研究．
Ⅰ．NH₃的性質(zhì)的探究
（1）實驗室制取氨氣的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）該小組的同學設計了如圖1所示的實驗裝置（夾持及尾氣處理裝置未畫出），探究氨氣的還原性．
①該裝置在設計上有一定缺陷，為保證實驗結果的準確性，對該裝置的改進措施是在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的U型管．
②利用改進后的裝置進行實驗，觀察到CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)，無水CuSO₄變藍色，同時生成一種無污染的氣體．則氨氣與CuO反應的化學方程式為3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O．
③有同學認為：NH₃與CuO反應生成的紅色物質(zhì)中可能含有Cu₂O．已知：Cu₂O是一種堿性氧化物；在酸性溶液中，Cu⁺→Cu+Cu²⁺．請設計一個簡單的實驗檢驗該紅色物質(zhì)中是否含有Cu₂O取少量樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍色，說明含有Cu₂O，否則不含有；
Ⅱ．某化學興趣小組以碳和濃硝酸為起始原料，想利用一氧化氮與過氧化鈉反應制備亞硝酸鈉．設計裝置如圖2（忽略裝置中空氣的影響），請回答下列問題：
（3）裝置A的試管中發(fā)生反應的化學方程式是C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO₂+4NO₂↑+2H₂O；
（4）猜測B中可以觀察的主要現(xiàn)象是銅片逐漸溶解，溶液逐漸變藍；E裝置的作用是吸收D中未反應完的NO，以免污染空氣；
（5）已知：①室溫下存在反應3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O；②在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺且無氣體生成．寫出檢驗D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉的方法：（寫出必要的離子反應方程式）方法Ⅰ：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉．反應的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O
方法Ⅱ：將生成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉，反應的離子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
（6）同學們經(jīng)過討論認為上述裝置除和實驗Ⅰ有相同缺陷外仍有其他缺陷，請指出存在的其他缺陷尾氣處理生成的NO₂會污染空氣，需用NaOH溶液進一步吸收．

Answer 1

分析 Ⅰ．NH₃的性質(zhì)的探究
（1）實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣；
（2）①氯化銨和消石灰反應生成氨氣和水，氨氣和CuO反應前應先干燥；
②由題意可知生成物為銅、氮氣和水，以此書寫化學方程式；
③依據(jù)氧化亞銅在酸溶液中發(fā)生自身氧化還原反應生成銅和銅離子，溶液藍色證明氧化亞銅的存在；
Ⅱ．（3）A裝置為C與HNO₃（濃）反應生成二氧化碳、二氧化氮和水；
（4）A中生成的氣體中二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，稀硝酸和銅反應生成硝酸銅溶液，E中高錳酸鉀溶液具有強氧化性能吸收一氧化氮，防止污染空氣；
（5）根據(jù)題目給的信息可知：①常溫下HNO₂不穩(wěn)定；②在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺，使溶液紫色褪去．據(jù)此設計；
（6）尾氣處理過程中生成的二氧化氮是污染性氣體需要吸收．

解答 解：（1）實驗室用氯化銨和消石灰反應制備氨氣，反應的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
（2）①氯化銨和消石灰反應生成氨氣和水，氨氣和CuO反應前應先干燥；
故答案為：在裝置A與B之間增加裝有堿石灰的U型管；
②CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)，無水CuSO₄變藍色，同時生成一種無污染的氣體，說明生成銅、氮氣和水，反應的化學方程式為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O；
故答案為：3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+N₂+3H₂O
③Cu₂O是一種堿性氧化物，在酸性溶液中Cu⁺生成Cu+Cu²⁺，據(jù)此反應設計實驗驗證是否含有氧化亞銅，步驟為：取少量樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍色，說明含有Cu₂O，否則不含有；
故答案為：取少量樣品，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍色，說明含有Cu₂O，否則不含有；
（3）A裝置為C與HNO₃（濃）反應制取NO₂，反應方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）A中生成的氣體中二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，稀硝酸和銅反應生成硝酸銅溶液，B中可以觀察的主要現(xiàn)象是：銅片逐漸溶解，溶液逐漸變藍，E中高錳酸鉀溶液具有強氧化性能吸收一氧化氮，防止污染空氣，E裝置的作用是：吸收D中未反應完的NO，以免污染空氣，
故答案為：銅片逐漸溶解，溶液逐漸變藍；吸收D中未反應完的NO，以免污染空氣；
（5）根據(jù)題目給的信息可知：①常溫下HNO₂不穩(wěn)定；②在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺，使溶液紫色褪去，據(jù)此設計方案．
方法1：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉．反應的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O
方法2：將生成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉，反應的離方程式是5 NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5 NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
故答案為：方法Ⅰ：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉．反應的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O
方法Ⅱ：將生成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉，反應的離子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
（6）上述裝置除和實驗Ⅰ有相同缺陷外仍有其他缺陷是一氧化氮處理后生成的二氧化氮排放到空氣中污染環(huán)境，尾氣處理生成的NO₂會污染空氣，需用NaOH溶液進一步吸收，
故答案為：尾氣處理生成的NO₂會污染空氣，需用NaOH溶液進一步吸收．

點評 本題為綜合探究實驗題，考查了氨氣實驗室制備方法，氨氣的性質(zhì)驗證實驗設計用于分析判斷，化學方程式的書寫即實驗方案的設計，首先要明確該實驗的目的，然后圍繞該實驗目的，分析題給實驗裝置中可能涉及的反應原理及裝置作用，最后緊扣題意回答有關的問題，題目難度中等．