Question

8．硝酸是一種重要的化工原料，氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中制取硝酸的主要途徑，關(guān)鍵反應(yīng)為4NH₃+5O₂ $\frac{\underline{\;三氧化二鉻\;}}{\;}$4NO+6H₂O，某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室模擬氨氧化法制硝酸，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，回答下列問題：（注：氯化鈣可以與NH₃反應(yīng)生成八氨合氯化鈣．）
（1）儀器a的名稱為球形干燥管，其中加的試劑為堿石灰．
（2）實(shí)驗(yàn)時先點(diǎn)燃C中的酒精燈，當(dāng)催化劑Cr₂O₃由暗綠色變?yōu)槲⒓t時通入空氣，3min后移去酒精燈，Cr₂O₃能保持紅熱狀態(tài)的原因是該反應(yīng)放熱．
（3）裝置D的作用是除去氨氣和水蒸氣；裝置G的作用是吸收尾氣．
（4）反應(yīng)開始后，在裝置E中看到的現(xiàn)象是氣體變?yōu)榧t棕色．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取F中溶液加入銅片，參加反應(yīng)的硝酸中，被還原與未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比：1：3；
（6）為測定所制硝酸的濃度，反應(yīng)結(jié)束后取20mL 裝置F中的液體，加水稀釋至1000mL后，取出20mL加入錐形瓶中，滴加指示劑，然后用0.100mol/L的NaOH溶液滴定，用去25mL的NaOH溶液，則反應(yīng)制得的硝酸的濃度為6.25 mol/L．若該溶液的密度為1.35g•cm^-3，則溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.2%．

Answer 1

分析 （1）儀器a為球形干燥管，作用是干燥氧氣和氨氣的混合氣體，應(yīng)選用堿性干燥劑；
（2）移去酒精燈，Cr₂O₃固體保持紅熱說明反應(yīng)放熱；
（3）無水氯化鈣是常用的干燥劑，同時氯化鈣可以與NH₃反應(yīng)生成八氨合氯化鈣；氫氧化鈉溶液可以吸收酸性氣體；
（4）一氧化氮與空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化氮；
（5）二氧化氮?dú)怏w與水反應(yīng)生成硝酸，根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)的方程式可知被還原與未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比；
（6）根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量計算硝酸的濃度，根據(jù)公式$ω=\frac{cM}{1000ρ}$可計算出硝酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：（1）儀器a為球形干燥管，作用是干燥氧氣和氨氣的混合氣體，應(yīng)選用堿性干燥劑堿石灰，
故答案為：球形干燥管，堿石灰；
（2）裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)是氨氣的催化氧化反應(yīng)生成一氧化氮和水，移去酒精燈，Cr₂O₃固體保持紅熱說明反應(yīng)放熱，
故答案為：該反應(yīng)放熱；
（3）氯化鈣可以與NH₃反應(yīng)生成八氨合氯化鈣，無水氯化鈣是常用的干燥劑，故可以吸收氨氣和水蒸氣；裝置G中盛放的是氫氧化鈉溶液，可以吸收尾氣，防治污染環(huán)境；
故答案為：除去氨氣和水蒸氣；吸收尾氣；
（4）無色的一氧化氮與空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮；
故答案為：氣體變?yōu)榧t棕色；
（5）二氧化氮?dú)怏w與水反應(yīng)生成硝酸，根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)的方程式3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，可知被還原的硝酸生成了NO，未被還原的硝酸后來變成了硝酸銅，所以被還原與未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比為1：3，
故答案為：1：3；
（6）反應(yīng)制得的硝酸的濃度為$\frac{0.100mol/L×25mL}{20mL}$×$\frac{1000mL}{20mL}$=6.25mol/L，根據(jù)$ω=\frac{cM}{1000ρ}$可知，硝酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{6.25×63}{1000×1.35}$×100%=29.2%，
故答案為：6.25；29.2%．

點(diǎn)評 本題以氨氧化法制取硝酸為載體考查物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)探究和物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，側(cè)重考查學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，題目難度中等．