Question

19．某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化．

（1）浓氨水中存在多种形式的氢键，用氢键表示式写出浓氨水中存在的所有氢键N-H…N、N-H…O、O-H…N、O-H…O．
（2）氨催化氧化的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（4）三氧化二铬在反应中做催化剂．写出基态铬原子的核外电子排布式1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；这样排布使整个体系能量最低，原因是3d、4s轨道上的电子均为半充满状态．
（5）若取消装置3，在装置4中仅观察到大量白烟，为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入浓硫酸．
（6）为实现氨催化氧化，也可用装置5替换装置1，化合物X（一种）中存在的化学键类型离子键、共价键．

Answer 1

分析 空气通过浓氨水其中氨气和氧气进入硬质玻璃管中在三氧化铬催化剂作用下加热反应，发生氨气的催化氧化生成一氧化氮气体和水蒸气，通过装置3中浓硫酸干燥进入装置4收集，
（1）N元素与O元素的电负性都很强，不同分子中的N原子、O原子与H原子之间都可以形成氢键；
（2）氨气具有还原性，在催化剂作用下可与氧气反应被氧化为NO；
（3）根据反应现象判断，停止加热后仍能保持红热，即可说明该反应放热；
（4）Cr原子序数为24，根据能量最低原理分析核外电子排布；轨道上电子处于全空、半满、全满时原子最稳定；
（5）红棕色气体为NO₂，易与水反应，应干燥，如不干燥，NO₂与水反应生成硝酸，进而与氨气生成硝酸铵；
（6）装置1能提供氨气和氧气，装置5也能提供氨气和氧气，装置5中应加入氯化铵和过氧化钠，可生成氨气和氧气．

解答 解：（1）N元素与O元素的电负性都很强，不同分子中的N原子、O原子与H原子之间都可以形成氢键，如O-H…N、N-H…O、O-H…O、N-H…N，氨水中NH₃分子与水分子间形成的可能存在的氢键N-H…N、N-H…O、O-H…N、O-H…O，
故答案为：N-H…N、N-H…O、O-H…N、O-H…O；
（2）氨气具有还原性，在催化剂作用下可与氧气反应被氧化为NO，反应方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O；       
（3）停止加热后仍能保持红热，即可说明该反应放热，故答案为：放热；
（4）铬是24号元素，基态原子核外有24个电子，根据构造原理，能级大小顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d，先排4s能级后排3d能级，但轨道上电子处于全空、半满、全满时原子最稳定，所以该原子基态时，4s排1个电子3d排5个电子，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，3d、4s轨道上的电子均为半充满状态，这样排布使整个体系能量最低，
故答案为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹；3d、4s轨道上的电子均为半充满状态；
（5）NO₂与水反应生成HNO₃，NH₃与HNO₃反应生成了NH₄NO₃，可观察到白烟生成，NO₂易与水反应，应干燥，如不干燥，NO₂与水反应生成硝酸而观察不到颜色，所以装置3中为浓硫酸用来干燥气体，
故答案为：浓H₂SO₄；
（6）装置1能提供氨气和氧气，装置5也能提供氨气和氧气，装置5中应加入氯化铵和过氧化钠，可生成氨气和氧气，反应为：NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$HCl+NH₃，2HCl+Na₂O₂═2NaCl+O₂+H₂O，其中X为氯化铵，存在的化学键类型为：离子键、共价键，
故答案为：离子键、共价键．

点评 本题考查氨气的制取原理、反应装置及化学性质，题目较为综合，涉及氨气的制取、性质以及二氧化氮和硝酸铵等知识，注意把握元素化合物知识的理解和应用．