Question

4．某化學(xué)課外活動小組設(shè)計實驗探究氮的化合物的性質(zhì)，裝置如圖1所示（A裝置未畫出），其中A為氣體發(fā)生裝置．A中所用試劑，從下列固體物質(zhì)中選取：
a．NH₄HCO₃、b．NH₄Cl、c．Ca（OH）₂、d．NaOH．

檢查裝置氣密性后，先將C處鉑絲網(wǎng)加熱至紅熱，再將A處產(chǎn)生的氣體通過B片刻后，撤去C處酒精燈．部分實驗現(xiàn)象如下：鉑絲繼續(xù)保持紅熱，F(xiàn)處銅片逐漸溶解．
（1）實驗室制取A中氣體時，若只用一種試劑，則該試劑是a（填代表備選試劑的字母）；F中的現(xiàn)象是銅片溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色．
（2）A中產(chǎn)生的物質(zhì)被B中Na₂O₂充分吸收，寫出任意一個B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
（3）請在圖2中畫出C中反應(yīng)發(fā)生過程中的能量變化示意圖，并在虛線上分別標(biāo)出反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式．
（4）待實驗結(jié)束后，將B中固體混合物溶于500mL 1mol•L^-1的鹽酸中，產(chǎn)生無色混合氣體甲，溶液呈中性，則實驗前B中原有Na₂O₂的物質(zhì)的量是0.25mol，氣體甲在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是2.8L（忽略氣體溶解）．

Answer 1

分析 實驗是利用銨鹽加熱分解產(chǎn)生NH₃，再將產(chǎn)生的NH₃氧化，生成NO，然后繼續(xù)氧化得到NO₂，進(jìn)而制得HNO₃．裝置A：是氣體發(fā)生裝置，試劑應(yīng)選擇分解后不易化合的NH₄HCO₃，裝置B：可以將CO₂、H₂O全部吸收，同時生成O₂，裝置C：進(jìn)入裝置C的氣體是物質(zhì)的量相等的NH₃和O₂，在裝置C中氧化得到NO，生成的NO、H₂O以及未反應(yīng)的NH₃、O₂都進(jìn)入裝置D，裝置D：NO和O₂反應(yīng)生成NO2，裝置E：吸收未反應(yīng)的NH₃及H₂O，裝置F：NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應(yīng)．
（1）裝置A：需制取氨氣，試劑應(yīng)選擇分解后不易化合的藥品，選擇碳酸氫銨制取氨氣，碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生氨氣、水和二氧化碳，裝置F中NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應(yīng)，據(jù)此分析F中的現(xiàn)象；
（2）二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，水和過氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣；
（3）反應(yīng)放熱，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；
（4）先判斷溶液中的溶質(zhì)，根據(jù)鈉原子守恒計算過氧化鈉的物質(zhì)的量；鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)生成的二氧化碳與碳酸氫銨分解生成的二氧化碳相同，根據(jù)反應(yīng)方程式判斷二氧化碳和水及過氧化鈉之間的關(guān)系式，從而計算二氧化碳的體積．

解答 解：實驗是利用銨鹽加熱分解產(chǎn)生NH₃，再將產(chǎn)生的NH₃氧化，生成NO，然后繼續(xù)氧化得到NO₂，進(jìn)而制得HNO₃．裝置A：是氣體發(fā)生裝置，試劑應(yīng)選擇分解后不易化合的NH₄HCO₃，裝置B：可以將CO₂、H₂O全部吸收，同時生成O₂，裝置C：進(jìn)入裝置C的氣體是物質(zhì)的量相等的NH₃和O₂，在裝置C中氧化得到NO，生成的NO、H₂O以及未反應(yīng)的NH₃、O₂都進(jìn)入裝置D，裝置D：NO和O₂反應(yīng)生成NO2，裝置E：吸收未反應(yīng)的NH₃及H₂O，裝置F：NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應(yīng)．
（1）在該實驗中，裝置A中需制取氨氣，在提供的藥品中，因氯化銨受熱分解生成氨氣，在溫度降低后，又化合生成氯化銨，所以選擇碳酸氫銨，分解生成氨氣，同時碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生的水和二氧化碳能與過氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，反應(yīng)的方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，裝置F：NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應(yīng)，3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，銅片溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，
故答案為：a；銅片溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色；
（2）二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，水和過氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（3）反應(yīng)放熱，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，可表示為，
故答案為：；
（4）反應(yīng)后溶液呈中性，則溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)n（HCl）=n（NaCl）=2n（Na₂O₂）可知，n（Na₂O₂）=$\frac{1}{2}$×n（HCl）=$\frac{1}{2}$×0.5L×1mol/L=0.25mol，
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑
2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂↑
2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂
根據(jù)方程式知，碳酸氫銨分解生成的水和二氧化碳的物質(zhì)的量相同，水和二氧化碳分別與過氧化鈉反應(yīng)需要的過氧化鈉的物質(zhì)的量相同，都是0.125mol；
碳酸氫銨生成的二氧化碳和過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳，所以碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳和碳酸氫銨分解生成的二氧化碳相同．
設(shè)二氧化碳的體積為V．
2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂
44.8L 2mol
V  0.125mol
V=2.8L
故答案為：0.25； 2.8．

點評 本題考查實驗探究氮的化合物的性質(zhì)方案設(shè)計，涉及物質(zhì)的制備、化學(xué)反應(yīng)方程式的計算等知識，題目難度中等，本題易錯點為（4），注意有關(guān)反應(yīng)的方程式的書寫，根據(jù)方程式計算．