Question

如图1为某套实验装置示意图，其中加热装置和部分药品等已经省略（装置①和装置②为气体发生装置）．
（1）甲同学利用如图1所示装置（在A、B间增加一盛有浓硫酸的洗气瓶）制备NO₂并验证其性质．装置①用于实验室制备NH₃，用装置②制备过量O₂．A装置中相应药品在催化加热时发生反应的化学方程式是______．B处冰水冷却的U型管中有红棕色气体生成且越接近U型管底部颜色越浅，请解释原因______．
（2）乙同学利用图2所示装置合成SO₃，B处冰水冷却的U型管中的固体出现．C中若盛放K₂Cr₂O₇溶液，则在C中发生的氧化还原反应的离子方程式是______（生成物中Cr以Cr³⁺形式存在）；现欲制得纯净干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液，则此装置中存在明显不足，应如何改进______（从下面给出的实验装置中选择字母标号补充或替换，并用简要文字说明）

（3）丙同学采用图3所示装置拟验证NO能被氨气还原并测算其转化率（装置①、装置②分别制NO和NH₃），将上述装置A、B、C分别换成下列⑤、⑥、⑦．
请回答：装置⑦的作用可能是______；若进入装置⑤的NO共2688mL（已折算为标准状况，下同），氨气过量，最后收集到标准状况下2016ml N₂，则NO的转化率是______（能正确表达出计算过程即可）

Answer 1

解：（1）氨气和氧气发生催化氧化反应，氨气中-3价的氮被氧气氧化成-2价的一氧化氮中的氮，反应化学方程式为4NH₃+5O₂ 4NO+6H₂O；生成的一氧化氮易被氧气氧化，反应方程式为2NO+O₂=2NO₂，二氧化氮为红棕色，二氧化氮会转化为无色的四氧化二氮，反应方程式为2NO₂（红棕）?N₂O₄（无色），该反应的正反应为放热反应，根据平衡移动的原理，U型管底部的温度降低，上述平衡向右移动，NO₂浓度降低，颜色变浅；
故答案为：4NH₃+5O₂ 4NO+6H₂O；因为2NO+O₂=2NO₂，2NO₂（红棕）?N₂O₄（无色），正反应是放热反应，U型管底部的温度降低，上述平衡向右移动，NO₂浓度降低，颜色变浅；
（2）K₂Cr₂O₇中的铬为+6价具有强氧化性，二氧化硫中的硫为+4价的硫具有还原性，发生氧化还原反应，+6铬变为产物中的+3价铬，二氧化硫中+4价的硫变为产物中+6价的硫，反应方程式为Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，欲制得纯净干燥的SO₃，需用浓硫酸干燥需选e，不能选f，然后用m收集，将e、m依次连接在B、C之间或将C装置换成f，
故答案为：Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；将e、m依次连接在B、C之间或将C装置换成f；
（3）一氧化氮与二价铁形成配位键，溶液中淡绿色的二价铁变成棕色的一氧化氮配合物，反应为FeSO₄+NO=Fe（NO）SO₄，根据反应6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O计算，在一定条件下气体的体积之比等于物质的量之比，
6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O
6mol 5mol
V 2016ml
V=，则NO的转化率为×100%=90%，
故答案为：吸收未反应的NO；×100=90%；
分析：（1）氨气催化氧化反应生成一氧化氮和水，据此书写化学反应方程式；一氧化氮易被氧气氧化成红棕色的二氧化氮，所以B处冰水冷却的U型管中有红棕色气体生成，二氧化氮中存在一个平衡，会转化为无色的四氧化二氮，温度降低，平衡向正反应方向移动，所以，U型管底部颜色越浅；
（2）K₂Cr₂O₇中的铬为+6价具有强氧化性，二氧化硫中的硫为+4价的硫具有还原性，发生氧化还原反应，据此书写化学方程式；欲制得纯净干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液需将C装置换成f，或将e、m依次连接在B、C之间；
（3）硫酸亚铁吸收NO，Fe²⁺+NO=Fe（NO）²⁺生成配合物；根据反应6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O计算NO的转化率；
点评：本题考查的知识点较多，主要考查了氨气的催化氧化、二氧化硫的还原性、一氧化氮的性质和一氧化氮和氨气的反应的计算等知识，依据相关知识结合装置图进行分析解答是答题的关键，题目较为综合，具有一定难度．