Question

17．某同學(xué)用下列裝置（固定、加熱儀器和橡膠管略）進(jìn)行有關(guān)氨氣制取的實(shí)驗(yàn)探究，回答下列問題．
（1）若用裝置①制取NH₃，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
若要測定生成的NH₃的體積，則必須選擇的裝置是③⑦（填裝置序號(hào)），裝置中所盛試劑應(yīng)具有的性質(zhì)是氨氣和該液體不能反應(yīng)、氨氣不能溶于該液體、該液體不能揮發(fā)．
（2）若用裝置②制取并收集干燥的NH₃，燒瓶內(nèi)裝的試劑是CaO或（NaOH或堿石灰），分液漏斗中裝的試劑是濃氨水（或濃NH4Cl溶液），收集裝置應(yīng)選擇⑥（填裝置序號(hào)）．
證明氨氣已收集滿的操作是用濕潤的紅色石蕊試紙靠近管口，若試紙變藍(lán)則證明已收集滿
檢驗(yàn)裝置②的氣密性的方法是在橡膠管處接上導(dǎo)氣管，關(guān)閉分液漏斗活塞，打開止水夾，將導(dǎo)氣管末端插入水槽中，用熱毛巾捂著燒瓶（或用酒精燈微熱），導(dǎo)氣管末端有氣泡冒出，移開熱毛巾（或停止加熱）一段時(shí)間，導(dǎo)氣管末端有一段水柱（或關(guān)閉裝置②的止水夾和分液漏斗活塞，從分液漏斗的上端注入一定量的水，打開分液漏斗活塞，若漏斗中的水滴入燒瓶中的速率逐漸減慢至不再滴入，說明裝置氣密性良好）
（3）若用下列各種試劑組合（其它條件相同）進(jìn)行制取氨氣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測出氨氣的體積
（標(biāo)準(zhǔn)狀況）如下表：

試劑組合/NH3體積（mL）	6.0gCa（OH）2（s，過量）	6.0NaOH（s，過量）	6.0g CaO（s，過量）
5.4g NH4Cl（s）	①/1344	②/1568	③/1792
5.4（NH4）2SO4（s）	④1364	⑤1559	⑥/1753

從表中數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率最高的⑥其原因是因?yàn)镹H₄Cl受熱易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新結(jié)合生成NH₄Cl；而用Ca（OH）₂反應(yīng)產(chǎn)生的水較多，吸收的NH₃較多，所以用CaO和（NH₄）₂SO₄反應(yīng)產(chǎn)率最高．

Answer 1

分析 （1）該裝置屬于固體加熱型，所以制取的氨氣應(yīng)該是加熱固體制取的；
要測定氨氣的體積，可以采用排液體的方法測量，且氨氣和該液體不能反應(yīng)、氨氣不能溶于該液體、該液體不能揮發(fā)；
（2）濃氨水易揮發(fā)，濃氨水滴入到生石灰，與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，放出大量的熱，能夠促進(jìn)氨水的揮發(fā)；或者利用氫氧化鈣與固體氯化銨加熱制備氨氣；
氨氣密度小于空氣，應(yīng)選擇向下排氣法收集，氨氣為堿性氣體，遇到濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)，據(jù)此可以檢驗(yàn)氨氣是否收集滿；
檢驗(yàn)裝置的氣密性時(shí)，首先至少一端用水封閉裝置內(nèi)的氣體，然后利用加熱、降溫、加壓等方法使被封閉氣體的壓強(qiáng)發(fā)生變化，依據(jù)出現(xiàn)的現(xiàn)象判斷是否氣密；
（3）依據(jù)氮元素守恒計(jì)算生成氨氣物質(zhì)的量，5.4g NH₄Cl（s）物質(zhì)的量=$\frac{5.4g}{53.5g/mol}$=0.1mol，5.4g （NH₄）₂SO₄（s）物質(zhì)的量=$\frac{5.4g}{132g/mol}$=0.04mol，結(jié)合產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計(jì)算分析．

解答 解：（1）該裝置適用于加熱固體制取氣體，所以可以用加熱氯化銨和氫氧化鈣制取氨氣，
反應(yīng)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
要測定氨氣的體積，可以采用排液體的方法測量，所以應(yīng)選擇③⑦，且氨氣和該液體不能反應(yīng)、氨氣不能溶于該液體、該液體不能揮發(fā)，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；③⑦；氨氣和該液體不能反應(yīng)、氨氣不能溶于該液體、該液體不能揮發(fā)；
（2）濃氨水易揮發(fā)，濃氨水滴入到生石灰，與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，放出大量的熱，能夠促進(jìn)氨水的揮發(fā)，可以用來制備氨氣，氨氣密度小于空氣，應(yīng)選擇向下排氣法收集，所以應(yīng)選擇⑥，氨氣為堿性氣體，遇到濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)，據(jù)此可以檢驗(yàn)氨氣是否收集滿；
檢驗(yàn)②氣密性方法：在橡膠管處接上導(dǎo)氣管，關(guān)閉分液漏斗活塞，打開止水夾，將導(dǎo)氣管末端插入水槽中，用熱毛巾捂著燒瓶（或用酒精燈微熱），導(dǎo)氣管末端有氣泡冒出，移開熱毛巾（或停止加熱）一段時(shí)間，導(dǎo)氣管末端有一段水柱（或關(guān)閉裝置②的止水夾和分液漏斗活塞，從分液漏斗的上端注入一定量的水，打開分液漏斗活塞，若漏斗中的水滴入燒瓶中的速率逐漸減慢至不再滴入，說明裝置氣密性良好）；
故答案為：CaO或（NaOH或堿石灰）；濃氨水（或濃NH4Cl溶液）；⑥；用濕潤的紅色石蕊試紙靠近管口，若試紙變藍(lán)則證明已收集滿；
在橡膠管處接上導(dǎo)氣管，關(guān)閉分液漏斗活塞，打開止水夾，將導(dǎo)氣管末端插入水槽中，用熱毛巾捂著燒瓶（或用酒精燈微熱），導(dǎo)氣管末端有氣泡冒出，移開熱毛巾（或停止加熱）一段時(shí)間，導(dǎo)氣管末端有一段水柱（或關(guān)閉裝置②的止水夾和分液漏斗活塞，從分液漏斗的上端注入一定量的水，打開分液漏斗活塞，若漏斗中的水滴入燒瓶中的速率逐漸減慢至不再滴入，說明裝置氣密性良好）；
（3）依據(jù)氮元素守恒計(jì)算生成氨氣物質(zhì)的量，5.4g NH₄Cl（s）物質(zhì)的量=$\frac{5.4g}{53.5g/mol}$=0.1mol，5.4g （NH₄）₂SO₄（s）物質(zhì)的量=$\frac{5.4g}{132g/mol}$=0.04mol，結(jié)合產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%計(jì)算分析：
①Ca（OH）₂ NH₄Cl反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率=$\frac{1.344L}{\frac{22.4L/mol}{0.1mol}}$×100%=60%；
②NaOH  NH₄Cl（s）反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率=$\frac{1.568L}{\frac{22.4L/mol}{0.1mol}}$×100%=70%；
③CaO NH₄Cl反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率=$\frac{\frac{1.792L}{22.4L/mol}}{0.1mol}$×100%=80%；
④Ca（OH）₂（NH₄）₂SO₄，反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率=$\frac{1.364L}{\frac{22.4L/mol}{0.08mol}}$×100%=76%；
⑤NaOH（NH₄）₂SO₄，反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率=$\frac{1.559L}{\frac{22.4L/mol}{0.08mol}}$×100%=87%；
⑥CaONH₄）₂SO₄，反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制氨氣的產(chǎn)率=$\frac{\frac{1，753L}{22.4L/mol}}{0.08mol}$×100%=97.8%；
所以生成氨氣的產(chǎn)率最高的是⑥，原因是因?yàn)镹H₄Cl受熱易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新結(jié)合生成NH₄Cl；而用Ca（OH）₂反應(yīng)產(chǎn)生的水較多，吸收的NH₃較多，所以用CaO和（NH₄）₂SO₄反應(yīng)產(chǎn)率最高；
故答案為：⑥；因?yàn)镹H₄Cl受熱易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新結(jié)合生成NH₄Cl；而用Ca（OH）₂反應(yīng)產(chǎn)生的水較多，吸收的NH₃較多，所以用CaO和（NH₄）₂SO₄反應(yīng)產(chǎn)率最高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氨氣制備方法，裝置和原理的分析應(yīng)用，反應(yīng)過程中產(chǎn)率的計(jì)算判斷和原因分析，熟悉氨氣制備原理和氨氣的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．