Question

【題目】某小組同學(xué)欲探究NH3的催化氧化反應(yīng)，按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。A、B裝置可選用的藥品：濃氨水、H2O2溶液、蒸餾水、NaOH固體、MnO2。

(1)NH3催化氧化的化學(xué)方程式是____。

(2)甲、乙兩同學(xué)分別按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一段時(shí)間后，裝置G中的溶液都變成藍(lán)色。

①甲觀察到裝置F中有紅棕色氣體，生成紅棕色氣體的化學(xué)方程式是___。

②乙觀察到裝置F中只有白煙生成，白煙的成分是___(填化學(xué)式)。

③用離子方程式解釋裝置G中溶液變成藍(lán)色的原因：___。

(3)為幫助乙實(shí)現(xiàn)在裝置F中也觀察到紅棕色氣體，如何改進(jìn)___。

(4)為實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)，也可用如圖所示的裝置替換原裝置中虛線框部分。

化合物X為__；NH4HCO3的作用是__。

Answer 1

【答案】4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 NH4NO3 3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O 通過控制K1、K2，增加氧氣的量或減少氨氣的量[或在E、F之間增加一個(gè)吸水（干燥）裝置] Na2O2 NH4HCO3受熱分解放出NH3；放出的CO2和H2O分別與Na2O2反應(yīng)生成O2

【解析】

探究NH3的催化氧化反應(yīng)，需制取NH3和O2，從所給藥品可以看出，制氨氣采用的方法是將濃氨水滴入NaOH固體中，利用NaOH溶于水放熱，降低氨氣在水中的溶解度，從而產(chǎn)生氨氣，然后用堿石灰干燥，所以應(yīng)使用B、D裝置；制取O2的方法是將H2O2溶液滴入MnO2固體中，利用MnO2的催化作用，使H2O2分解生成O2，然后用濃硫酸干燥，所以應(yīng)使用A、C裝置。干燥的NH3、O2在E中混合并在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成NO和H2O，若O2過量，NO會(huì)轉(zhuǎn)化為NO2，進(jìn)而與水反應(yīng)生成HNO3和NO，若此時(shí)NH3有剩余，此會(huì)生成NH4NO3。在E中，NO與O2作用生成NO2，通入G裝置中，NO2與水作用生成HNO3，與稀硫酸和銅片作用生成Cu(NO3)2等，余氣需進(jìn)行處理，以防污染環(huán)境。若用NH4HCO3制原料氣，需將分解生成的CO2和H2O轉(zhuǎn)化為O2，所以需使用Na2O2。

(1)NH3催化氧化生成NO和H2O，化學(xué)方程式是4NH3+5O24NO+6H2O。答案為：4NH3+5O24NO+6H2O；

(2)①甲觀察到裝置F中有紅棕色氣體(NO2)，說明反應(yīng)后O2有剩余，剩余的O2將NO氧化，化學(xué)方程式是2NO+O2=2NO2。答案為：2NO+O2=2NO2；

②乙觀察到裝置F中只有白煙生成，則表明NO2與H2O反應(yīng)生成的HNO3與NH3反應(yīng)，所以白煙的成分是NH4NO3。答案為：NH4NO3；

③裝置G中溶液變成藍(lán)色，說明反應(yīng)生成了Cu2+，則應(yīng)為NO2和水作用生成的HNO3與稀硫酸及銅片作用生成Cu(NO3)2等，產(chǎn)生此現(xiàn)象的離子方程式為：3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O。答案為：3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O；

(3)為幫助乙實(shí)現(xiàn)在裝置F中也觀察到紅棕色氣體，則需減少NH3的生成量，增大O2的生成量，所以應(yīng)改進(jìn)為：通過控制K1、K2，增加氧氣的量或減少氨氣的量[或在E、F之間增加一個(gè)吸水（干燥）裝置]。答案為：通過控制K1、K2，增加氧氣的量或減少氨氣的量[或在E、F之間增加一個(gè)吸水（干燥）裝置]；

(4)若用NH4HCO3制原料氣，需將分解生成的CO2和H2O轉(zhuǎn)化為O2，所以需使用Na2O2，所以化合物X為Na2O2；NH4HCO3的作用是NH4HCO3受熱分解放出NH3；放出的CO2和H2O分別與Na2O2反應(yīng)生成O2。答案為：Na2O2；NH4HCO3受熱分解放出H3；放出的CO2和H2O分別與Na2O2反應(yīng)生成O2。