Question

如圖所示“合成氨”的演示實(shí)驗(夾持儀器均已省略)。在Y形管的一側(cè)用Zn粒和稀H₂SO₄反應(yīng)制取H₂，另一側(cè)用NaNO₂固體和NH₄Cl飽和溶液反應(yīng)制取N₂，N₂和H₂混合后通過還原鐵粉來合成NH₃，再將產(chǎn)生的氣體通入酚酞試液中，若酚酞試液變紅，則說明產(chǎn)生了氨氣。

某課外活動小組通過查閱資料和多次實(shí)驗，得到了如下信息：

信息一：NaNO₂固體和飽和NH₄Cl溶液混合加熱的過程中發(fā)生如下反應(yīng)：

①NaNO₂＋NH₄ClNH₄NO₂＋NaCl

②NH₄NO₂NH₃↑＋HNO₂

③2HNO₂N₂O₃↑＋H₂O

④2NH₃＋N₂O₃2N₂＋3H₂O

信息二：查閱資料，不同體積比的N₂、H₂混合氣體在相同實(shí)驗條件下合成氨，使酚酞試液變紅所需要的時間如下：

N2和H2的體積比	5∶1	3∶1	1∶1	1∶3	1∶5
酚酞變紅色所需時間/min	8～9	7～8	6～7	3～4	9～10

據(jù)此回答下列問題：

(1)Y形管左側(cè)管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________________________。

(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是_________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________。

(3)課外活動小組的同學(xué)們認(rèn)為，該實(shí)驗中即使酚酞變紅也不能說明N₂和H₂反應(yīng)合成了NH₃，得出此結(jié)論的理由是________________________。

請你另設(shè)計一個簡單的實(shí)驗驗證你的理由____________________。欲解決這一問題，可以選用下圖中的________裝置連接在原裝置中的________和________之間。

(4)在上述實(shí)驗過程中，為盡快觀察到酚酞試液變紅的實(shí)驗現(xiàn)象，應(yīng)該控制N₂和H₂的體積比為________比較適宜；但該裝置還難以實(shí)現(xiàn)此目的，原因是______________________________________。

(5)實(shí)驗過程中通入試管C中的氣體成分有________。

Answer 1

解析　(1)根據(jù)Y形管右側(cè)管需加熱，說明右側(cè)管反應(yīng)制取N₂，左側(cè)管反應(yīng)制取H₂。(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是增大與混合氣體的接觸面積，從而提高催化效率，增大反應(yīng)速率。(3)因為NH₄NO₂分解可產(chǎn)生NH₃，所以不能證明N₂和H₂反應(yīng)生成了NH₃。直接將Y形管中混合氣體通入酚酞試液，若試液變紅，則理由成立，否則理由不成立。在A、B之間加一個除NH₃的裝置，排除了NH₃的干擾。(4)由表可知V(N₂)∶V(H₂)＝1∶3時，反應(yīng)最快，在Y形管中，無法控制氣體的體積。(5)氣體成分中有生成的NH₃，同時還有未反應(yīng)的N₂、H₂。

答案　(1)Zn＋2H^＋===Zn^2＋＋H₂↑

(2)增大混合氣體與催化劑的接觸面積，使反應(yīng)進(jìn)行得更快

(3)從分步反應(yīng)可知，產(chǎn)生N₂的過程中，有可能直接產(chǎn)生氨氣　將混合加熱產(chǎn)生的氣體直接通入酚酞試液，若試液變紅，則說明理由成立；否則，說明理由不成立�、邸�A　B

(4)1∶3　無法控制通入B中N₂和H₂的體積比

(5)NH₃、N₂、H₂