Question

17．某同学用下列装置（固定、加热仪器和橡胶管略）进行有关氨气制取的实验探究，回答下列问题．
（1）若用装置①制取NH₃，其反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
若要测定生成的NH₃的体积，则必须选择的装置是③⑦（填装置序号），装置中所盛试剂应具有的性质是氨气和该液体不能反应、氨气不能溶于该液体、该液体不能挥发．
（2）若用装置②制取并收集干燥的NH₃，烧瓶内装的试剂是CaO或（NaOH或碱石灰），分液漏斗中装的试剂是浓氨水（或浓NH4Cl溶液），收集装置应选择⑥（填装置序号）．
证明氨气已收集满的操作是用湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝则证明已收集满
检验装置②的气密性的方法是在橡胶管处接上导气管，关闭分液漏斗活塞，打开止水夹，将导气管末端插入水槽中，用热毛巾捂着烧瓶（或用酒精灯微热），导气管末端有气泡冒出，移开热毛巾（或停止加热）一段时间，导气管末端有一段水柱（或关闭装置②的止水夹和分液漏斗活塞，从分液漏斗的上端注入一定量的水，打开分液漏斗活塞，若漏斗中的水滴入烧瓶中的速率逐渐减慢至不再滴入，说明装置气密性良好）
（3）若用下列各种试剂组合（其它条件相同）进行制取氨气的对比实验，测出氨气的体积
（标准状况）如下表：

试剂组合/NH3体积（mL）	6.0gCa（OH）2（s，过量）	6.0NaOH（s，过量）	6.0g CaO（s，过量）
5.4g NH4Cl（s）	①/1344	②/1568	③/1792
5.4（NH4）2SO4（s）	④1364	⑤1559	⑥/1753

从表中数据分析，实验室制氨气的产率最高的⑥其原因是因为NH₄Cl受热易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新结合生成NH₄Cl；而用Ca（OH）₂反应产生的水较多，吸收的NH₃较多，所以用CaO和（NH₄）₂SO₄反应产率最高．

Answer 1

分析 （1）该装置属于固体加热型，所以制取的氨气应该是加热固体制取的；
要测定氨气的体积，可以采用排液体的方法测量，且氨气和该液体不能反应、氨气不能溶于该液体、该液体不能挥发；
（2）浓氨水易挥发，浓氨水滴入到生石灰，与水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，能够促进氨水的挥发；或者利用氢氧化钙与固体氯化铵加热制备氨气；
氨气密度小于空气，应选择向下排气法收集，氨气为碱性气体，遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此可以检验氨气是否收集满；
检验装置的气密性时，首先至少一端用水封闭装置内的气体，然后利用加热、降温、加压等方法使被封闭气体的压强发生变化，依据出现的现象判断是否气密；
（3）依据氮元素守恒计算生成氨气物质的量，5.4g NH₄Cl（s）物质的量=$\frac{5.4g}{53.5g/mol}$=0.1mol，5.4g （NH₄）₂SO₄（s）物质的量=$\frac{5.4g}{132g/mol}$=0.04mol，结合产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算分析．

解答 解：（1）该装置适用于加热固体制取气体，所以可以用加热氯化铵和氢氧化钙制取氨气，
反应方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
要测定氨气的体积，可以采用排液体的方法测量，所以应选择③⑦，且氨气和该液体不能反应、氨气不能溶于该液体、该液体不能挥发，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；③⑦；氨气和该液体不能反应、氨气不能溶于该液体、该液体不能挥发；
（2）浓氨水易挥发，浓氨水滴入到生石灰，与水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，能够促进氨水的挥发，可以用来制备氨气，氨气密度小于空气，应选择向下排气法收集，所以应选择⑥，氨气为碱性气体，遇到湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此可以检验氨气是否收集满；
检验②气密性方法：在橡胶管处接上导气管，关闭分液漏斗活塞，打开止水夹，将导气管末端插入水槽中，用热毛巾捂着烧瓶（或用酒精灯微热），导气管末端有气泡冒出，移开热毛巾（或停止加热）一段时间，导气管末端有一段水柱（或关闭装置②的止水夹和分液漏斗活塞，从分液漏斗的上端注入一定量的水，打开分液漏斗活塞，若漏斗中的水滴入烧瓶中的速率逐渐减慢至不再滴入，说明装置气密性良好）；
故答案为：CaO或（NaOH或碱石灰）；浓氨水（或浓NH4Cl溶液）；⑥；用湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝则证明已收集满；
在橡胶管处接上导气管，关闭分液漏斗活塞，打开止水夹，将导气管末端插入水槽中，用热毛巾捂着烧瓶（或用酒精灯微热），导气管末端有气泡冒出，移开热毛巾（或停止加热）一段时间，导气管末端有一段水柱（或关闭装置②的止水夹和分液漏斗活塞，从分液漏斗的上端注入一定量的水，打开分液漏斗活塞，若漏斗中的水滴入烧瓶中的速率逐渐减慢至不再滴入，说明装置气密性良好）；
（3）依据氮元素守恒计算生成氨气物质的量，5.4g NH₄Cl（s）物质的量=$\frac{5.4g}{53.5g/mol}$=0.1mol，5.4g （NH₄）₂SO₄（s）物质的量=$\frac{5.4g}{132g/mol}$=0.04mol，结合产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%计算分析：
①Ca（OH）₂ NH₄Cl反应实验室制氨气的产率=$\frac{1.344L}{\frac{22.4L/mol}{0.1mol}}$×100%=60%；
②NaOH  NH₄Cl（s）反应实验室制氨气的产率=$\frac{1.568L}{\frac{22.4L/mol}{0.1mol}}$×100%=70%；
③CaO NH₄Cl反应实验室制氨气的产率=$\frac{\frac{1.792L}{22.4L/mol}}{0.1mol}$×100%=80%；
④Ca（OH）₂（NH₄）₂SO₄，反应实验室制氨气的产率=$\frac{1.364L}{\frac{22.4L/mol}{0.08mol}}$×100%=76%；
⑤NaOH（NH₄）₂SO₄，反应实验室制氨气的产率=$\frac{1.559L}{\frac{22.4L/mol}{0.08mol}}$×100%=87%；
⑥CaONH₄）₂SO₄，反应实验室制氨气的产率=$\frac{\frac{1，753L}{22.4L/mol}}{0.08mol}$×100%=97.8%；
所以生成氨气的产率最高的是⑥，原因是因为NH₄Cl受热易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新结合生成NH₄Cl；而用Ca（OH）₂反应产生的水较多，吸收的NH₃较多，所以用CaO和（NH₄）₂SO₄反应产率最高；
故答案为：⑥；因为NH₄Cl受热易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新结合生成NH₄Cl；而用Ca（OH）₂反应产生的水较多，吸收的NH₃较多，所以用CaO和（NH₄）₂SO₄反应产率最高．

点评 本题考查了氨气制备方法，装置和原理的分析应用，反应过程中产率的计算判断和原因分析，熟悉氨气制备原理和氨气的性质是解题关键，题目难度中等．