Question

11．如圖為某套實驗裝置示意圖，其中加熱裝置和部分藥品等均已經(jīng)省略（裝置①和裝置②為氣體發(fā)生裝置）．
（1）甲同學利用如圖1所示裝置（在A、B間增加一盛有濃硫酸的洗氣瓶）制備NO₂并驗證其性質．裝置①用于實驗室制備NH₃，用裝置②制備過量O₂．裝置①中發(fā)生反應的化學方程式是2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；B處冰水冷卻的U型管中有紅棕色氣體生成且越接近U型管底部顏色越淺，請寫出有關反應的化學方程式2NO+O₂=2NO₂，2NO₂（紅棕）?N₂O₄（無色），；
（2）SO₃常溫下是液體，16.8℃以下是無色或白色晶體．乙同學利用此套裝置合成SO₃，其反應為2SO₂+O₂?加熱催化劑2SO₃，B處冰水冷卻的U型管中的固體出現(xiàn)．C中若盛放K₂Cr₂O₇溶液，則在C中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式是Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；（生成物中Cr以Cr³⁺形式存在）；現(xiàn)欲制得純凈干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液，則此裝置中存在明顯不足，應如何改進將e、m依次連接在B、C之間或將C裝置換成f（從下面圖2給出的實驗裝置中選擇字母標號補充或替換，并用簡要文字說明）

（3）丙同學采用圖3所示裝置擬驗證NO能被氨氣還原并測算其轉化率（裝置①、裝置②分別制NO和NH₃），將上述裝置A、B、C分別換成下列⑤、⑥、⑦．
請回答：裝置⑦的作用可能是吸收未反應的NO；若進入裝置⑤的NO共22.4L（已折算為標準狀況，下同），氨氣過量，最后收集到標準狀況下11.2L N₂，則NO的轉化率（轉化率=已轉化的量/原來的總量）是60%（能正確表達出計算過程即可）．

Answer 1

分析 （1）裝置①用于實驗室制備NH₃，銨鹽與堿加熱制備；一氧化氮易被氧氣氧化成紅棕色的二氧化氮，所以B處冰水冷卻的U型管中有紅棕色氣體生成，二氧化氮中存在一個平衡，會轉化為無色的四氧化二氮，溫度降低，平衡向正反應方向移動，所以U型管底部顏色越淺；
（2）K₂Cr₂O₇中的鉻為+6價具有強氧化性，二氧化硫中的硫為+4價的硫具有還原性，發(fā)生氧化還原反應，據(jù)此書寫化學方程式；欲制得純凈干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液需將C裝置換成f，或將e、m依次連接在B、C之間；
（3）硫酸亞鐵吸收NO，F(xiàn)e²⁺+NO=Fe（NO）²⁺生成配合物；根據(jù)反應6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O計算NO的轉化率．

解答 解：（1）裝置①用于實驗室制備NH₃，化學反應為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；B處冰水冷卻的U型管中有紅棕色氣體生成且越接近U型管底部顏色越淺，是因為A中產(chǎn)生了NO，2NO+O₂=2NO₂，2NO₂（紅棕）?N₂O₄（無色），正反應是放熱反應，U型管底部的溫度降低，上述平衡向右移動，NO₂濃度降低，顏色變淺，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，2NO+O₂=2NO₂，2NO₂（紅棕）?N₂O₄（無色）；
（2）K₂Cr₂O₇中的鉻為+6價具有強氧化性，二氧化硫中的硫為+4價的硫具有還原性，發(fā)生氧化還原反應，+6鉻變?yōu)楫a(chǎn)物中的+3價鉻，二氧化硫中+4價的硫變?yōu)楫a(chǎn)物中+6價的硫，反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O，欲制得純凈干燥的SO₃，需用濃硫酸干燥需選e，不能選f，然后用m收集，將e、m依次連接在B、C之間或將C裝置換成f，
故答案為：Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O；將e、m依次連接在B、C之間或將C裝置換成f；
（3）裝置①、裝置②分別制NO和NH₃，在⑤中二者發(fā)生氧化還原反應生成氮氣，可能混有NO或氨氣，⑥可吸收水或氨氣，因一氧化氮與二價鐵形成配位鍵，溶液中淡綠色的二價鐵變成棕色的一氧化氮配合物，反應為FeSO₄+NO=Fe（NO）SO₄，裝置⑦的作用吸收未反應的NO；
在一定條件下反應中氣體的體積之比等于物質的量之比，
        6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O
         6         5
         V       11.2L
$\frac{6}{5}$=$\frac{V}{11.2}$，解得V=13.44L，則NO的轉化率為 $\frac{13.44L}{22.4L}$×100%=60%，
故答案為：吸收未反應的NO； 60%．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，為高頻考點，把握反應原理、實驗裝置的作用為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等，注意常見氣體的制備及性質．