Question

9．某實驗小組設計了下列裝置進行氨的催化氧化實驗．

完成下列填空：
（1）通空氣的作用有：提供氧氣；促進氨氣的揮發(fā)．
（2）本實驗用的干燥劑是堿石灰和無水氯化鈣．則甲處是堿石灰；乙處是無水氯化鈣．
（3）實驗時，先將催化劑加熱至紅熱，在不斷鼓入空氣的情況下，熄滅酒精燈，反應仍能繼續(xù)進行，說明反應是放熱反應（填“吸”或“放”）熱反應；化學方程式為4NH₃+5O₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$4NO+6H₂O．
（4）實驗前，燒杯中盛有200mL 1.000mol/L的 NaOH溶液，實驗后測得燒杯中溶液的pH=13，且溶液質(zhì)量比反應前增加了7.48g，則NaOH溶液吸收的NO和NO₂的物質(zhì)的量之比是5：13（設溶液的體積不變且忽略鹽類的水解）．
（5）實驗時發(fā)現(xiàn)：如果缺少乙處的干燥管，將反應后的氣體直接通入燒瓶，則燒瓶中產(chǎn)生白煙．其原因可用化學方程式表示為：4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃，或2NO+O₂→2NO₂和3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO，或4NO₂+O₂+2H₂O→4HNO₃、NH₃+HNO₃→NH₄NO₃．

Answer 1

分析 （1）氨的催化氧化需要氧氣，通入空氣且利用氨氣揮發(fā)；
（2）甲處是干燥氨氣需要用堿石灰，乙處是干燥一氧化氮氣體用氯化鈣；氨氣不能用氯化鈣干燥；
（3）氨氣的催化氧化生成一氧化氮和水，反應是放熱反應；
（4）依據(jù)一氧化氮和二氧化氮被氫氧化鈉溶液吸收生成的鹽分析判斷，NaNO₂、NaNO₃，可知鈉元素和氮元素守恒，結(jié)合質(zhì)量列式計算得到；
（5）缺少乙處的干燥管，將反應后的氣體直接通入燒瓶，則燒瓶中產(chǎn)生白煙．是因為氮氧化物和空氣混合通入水中反應生成硝酸和過量氨氣生成硝酸銨固體小顆粒．

解答 解：（1）氨氣的催化氧化需要氧氣作為氧化劑，且需要氣體氨氣，故需要氨氣揮發(fā)，故答案為：提供氧氣，且促進氨氣的揮發(fā)；
（2）甲處是干燥氨氣需要用堿石灰，防止水蒸氣進入玻璃管炸裂玻璃管，乙處是干燥一氧化氮氣體用氯化鈣，不吸收后再后續(xù)裝置會生成白煙；氨氣不能用氯化鈣干燥；甲處：堿石灰；乙處：無水氯化鈣；故答案為：堿石灰；氯化鈣；
（3）實驗時，先將催化劑加熱至紅熱，在不斷鼓入空氣的情況下，熄滅酒精燈，反應仍能繼續(xù)進行，反應是放熱反應，發(fā)生的是氨氣的催化氧化反應生成一氧化氮和水，反應的化學方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，故答案為：放熱反應；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（4）實驗前，燒杯中盛有200mL 1.000mol/L的 NaOH溶液，實驗后測得燒杯中溶液的pH=13，氫氧根離子濃度為0.1mol/L，且溶液質(zhì)量比反應前增加了7.48g為一氧化氮和二氧化氮 氣體質(zhì)量，消耗氫氧化鈉物質(zhì)的量=0.2L×1mol/L-0.1mol/L×0.2L=0.18mol；設NO物質(zhì)的量為x，NO₂物質(zhì)的量為y，得到：
x+y=0.18
30x+46y=7.48
解得x=0.05mol，y=0.13mol
NO和NO₂的物質(zhì)的量之比=0.05：0.13=5：13；故答案為：5：13；
（5）如果缺少乙處的干燥管，將反應后的氣體直接通入燒瓶，則燒瓶中產(chǎn)生白煙，氨氣被氧化生成一氧化氮，一氧化氮和空氣中的氧氣反應生成二氧化氮，通入水中反應生成硝酸，硝酸和過量的氨氣反應生成硝酸銨固體小顆粒，冒白煙；反應為：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，或2NO+O₂=2NO₂和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO或4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，故答案為：4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃，或2NO+O₂→2NO₂和3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO，或4NO₂+O₂+2H₂O→4HNO₃；NH₃+HNO₃→NH₄NO₃．

點評 本題考查了氨氣實驗室制備，性質(zhì)驗證方法，氨氣的催化氧化反應，氣體干燥試劑選擇，產(chǎn)物吸收，過程反應化學方程式的書寫，題目難度中等．