Question

12．甲、乙两化学活动小组对中学化学教材中氨的催化进行了实验探究．

（1）甲小组设计了如图1所示的实验装置（固定装置已略去）．
①若A中使用的药品是NH₄HCO₃固体，则A需要的仪器有试管、导管、橡胶塞和b（填序号）．
a．锥形瓶  b．酒精灯  c．烧瓶  d．蒸发皿
②装置B的作用是与水和二氧化碳反应，产生C中所需的反应物氧气．
③装置C中发生反应的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
④若A、B中药品足量，则要以观察到E中溶液发生变化，其现象是溶液变为黄色．
⑤某同学从安全与环保的角度考虑，指出该装置有两处明显的缺陷，你认为这两处缺陷应该是：D中液体可能会倒吸；尾气会污染环境．
⑥若A中固体质量减少了7.9g，则通过B（过氧化钠足量）后，气体的体积变为4.48L（标准状况）．
（2）如图2，乙小组认为可将甲小组的装置中A、B部分换成如图所示装置（其余部分相同）进行实验，烧瓶中加入的是过氧钠固体，则分液漏斗中加入的最佳试剂是浓氨水；U形管中加入的试剂是碱石灰（或氢氧化钠、氧化钙）．

Answer 1

分析 （1）①根据碳酸氢铵，受热分解生成NH₃、CO₂和H₂O选择仪器；
②根据碳酸氢铵受热分解的产物以及过氧化钠的性质分析解答；
③NH₃与O₂在催化剂、加热条件下发生反应生成一氧化氮和水；
④若A、B中药品足量，则进入氯化亚铁溶液的气体为一氧化氮、氧气的混合气体，通入溶液中生成硝酸，硝酸能氧化亚铁离子；
⑤根据需在装置C、D之间增加一个防倒吸装置，氮的氧化物有毒，分析实验装置的优劣；
⑥根据参加反应的碳酸氢铵的质量求出分解产生的氨气、二氧化碳、水蒸气的物质的量，根据它们与过氧化钠的反应求解最终生成气体的体积；
（2）根据甲小组的装置中A、B部分用途分析替代装置，氨气是碱性气体，极易溶于水，做氨气干燥剂的物质不能和氨气反应，所以干燥氨气的物质应为碱性或中性．

解答 解：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，进行氨的催化氧化实验，需氨气和氧气，氨气用碳酸氢铵制备，氧气用二氧化碳与过氧化钠反应制备，氨气和氧气催化氧化需用铂粉作催化剂，一氧化氮二氧化氮都是空气污染物，所以需进行尾气吸收．
（1）①若A中使用的药品是NH₄HCO₃固体，加热NH₄HCO₃固体需要酒精灯，故答案为：b；
②装置B中盛放过氧化钠，碳酸氢铵，受热分解生成NH₃、CO₂和H₂O，过氧化钠和水反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，该反应能提供氧气，二氧化碳与过氧化钠，2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂，该反应也能提供氧气，所以装置B的作用是与水和二氧化碳反应，产生C中所需的反应物氧气，
故答案为：与水和二氧化碳反应，产生C中所需的反应物氧气；
③NH₃与过量O₂在催化剂、加热条件下发生反应生成一氧化氮和水，反应方程为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
④若A、B中药品足量，则进入氯化亚铁溶液的气体为一氧化氮、氧气的混合气体，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸能将亚铁离子氧化成铁离子，所以溶液变为黄色，
故答案为：溶液变为黄色；
⑤为防止倒吸可以在装置C、D之间增加一个防倒吸装置，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，应加一个尾气吸收装置，
故答案为：D中液体可能会倒吸；尾气会污染环境；
⑥若A中固体质量减少了7.9g，则参加反应的NH₄HCO₃固体为$\frac{7.9g}{79g/mol}$=0.1mol，NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑，生成氨气、二氧化碳、水各0.1mol，氨气与过氧化钠不反应，二氧化碳、水与过氧化钠反应各0.1mol，各生成0.5mol氧气，所以气体的物质的量为0.1mol+0.05mol+0.05mol=0.2mol，V=nV_m=0.2mol×22.4mol/L=4.48L，
故答案为：4.48；
（2）A装置提供二氧化碳、水蒸气、氨气，装置B为干燥氨气，所以当有过氧化钠存在时需用浓氨水，省略了将二氧化碳、水蒸气转化成氧气，氨气为碱性气体，干燥氨气的物质应为碱性或中性需选用碱石灰（或氢氧化钠、氧化钙）；
故答案为：浓氨水；碱石灰（或氢氧化钠、氧化钙）．

点评 本题主要考查了氨气的催化氧化，解答须根据题目中提供的药品和装置结合该反应的原理和相关物质的性质，题目难度中等．