Question

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：



已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO₂）溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。
（1）从上图中选择制取气体的合适装置：
氮气                      、氢气                         。
（2）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有             、            。
（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，             （填“会”或“不会”）发生倒吸，原因是：                                               。
（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是：                                        ，锥形瓶中还可观察到的现象是：                                                 。
（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：                                       。
（6）反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H⁺、OH^-、               、         离子。
（B）某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：

（1）杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于
     上（用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应使用                ，灼烧后的坩埚应放在            上，不能直接放在桌面上。
实验所用仪器：A.蒸发皿  B.石棉网  C.泥三角  D.表面皿  E.坩埚钳  F.试管夹
（2）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是                                                        。
A.灼烧过程中部分氧化铜被还原                  B.灼烧不充分铜未被完全氧化
C.氧化铜在加热过程中分解生成铜              D.该条件下铜无法被氧气氧化
（3）通过途径Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、      、冷却结晶、                     、自然干燥。
（4）由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是：                  、                               。
（5）在测定所得胆矾（CuSO₄·xH₂O）中结晶水x值的实验过程中：称量操作至少进行
     次。
（6）若测定结果x值偏高，可能的原因是                                 。
a.加热温度过高                  b.胆矾晶体的颗粒较大
c.加热后放在空气中冷却          d.胆矾晶体部分风化

Answer 1

（A）（1）a、b   （2）干燥气体 控制氢气和氮气的流速
（3）不会  因为混合气体中含有大量难溶于水的氮、氢两种气体
（4）说明氨的氧化反应是一个放热反应  有红棕色气体产生
（5）4NH₃+5O₂4NO＋6H₂O
（6）NH     NO
（B）（1）C   E   B
（2）A  B （3）蒸发 过滤 
（4）产生等量胆矾途径Ⅱ消耗硫酸少 途径Ⅱ不会产生污染大气的气体
（5）4  （6）a

（A）（1）由题给反应物的状态，NaNO₂和NH₄Cl都是饱和溶液，可推知N₂用a装置，而H₂是由锌粒（固）和稀酸（液）来制取，则可用b制取。
（2）干燥气体和调节（或控制）H₂和N₂的流速。
（3）不会，因合成氨的反应是一个可逆反应，生成的混合气体除NH₃以外还有大量的N₂和H₂存在。
（4）从能使铂丝保持红热可以推知，氨的氧化反应是一个放热反应。根据氨氧化的产物看有NO生成，NO被O₂氧化又产生NO₂，所以锥形瓶中会看到有红棕色气体产生。
（5）乙装置中氨氧化的反应方程式为4NH₃+5O₂4NO+6H₂O。
（6）因氨氧化生成的NO与O₂、H₂O反应生成HNO₃，未氧化的氨与HNO₃反应生成NH₄NO₃。因此，反应结束后，锥形瓶内的溶液中除有H⁺、OH^-外，还应有NH和NO。
（B）（1）因坩埚加热后温度较高，应放在泥三角上进行加热，且取用坩埚时要用坩埚钳，并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面，烧后的坩埚要在石棉网上冷却，不能直接放在桌面上。
（2）灼烧后含有少量铜其原因可能是灼热不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。
（3）利用途径Ⅱ制取胆矾时，必须先加酸将氧化铜溶解，加热通氧气将Cu氧化，过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后，然后再蒸发溶剂，冷却结晶，再过滤得晶体，最后将其干燥，由此可写出答案。
（4）根据途径Ⅰ的反应方程式Cu+2H₂SO₄(浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O和途径Ⅱ的反应方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄(稀) 2CuSO₄+2H₂O，可以看出途径Ⅱ的优点是：①产生等量的胆矾比途径Ⅰ耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体（SO₂）。
（5）称量操作至少进行4次，分别是：①称量坩埚；②称量加入晶体后的坩埚；③称量加热冷却后的坩埚；
④称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过0.1 g。
（6）若测定结果x值偏高，可能是加热温度过高使CuSO₄晶体中的CuSO₄分解了，其他三项均使x值偏低。