Question

【題目】氮的氧化物（NOx）是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)NH3與NO2反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問(wèn)題：

（1）氨氣的制備

（2）氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

（3）欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)椋喊l(fā)生裝置→_________（按氣流方向，用各接口小寫字母表示）。

（4）氨氣與二氧化氮的反應(yīng)

將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2（兩端用夾子K1、K2夾好）。

在一定溫度下按上圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	解釋原因
打開K1，推動(dòng)注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中	Y管中______	反應(yīng)的化學(xué)方程式：___
將注射器活塞退回原處并固定，將裝置恢復(fù)到室溫	Y管中有少量水珠	生成的氣態(tài)水冷凝
打開K2	_________	________

Answer 1

【答案】A Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O d→c→f→e→i 紅棕色氣體顏色變淺最終為無(wú)色 8NH3+6NO27N2+12H2O Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象 反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強(qiáng)小于外壓

【解析】

本題是實(shí)驗(yàn)室制氨氣的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。一般在實(shí)驗(yàn)室中，利用氫氧化鈣與氯化銨混合加熱發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)制取氨氣，由于反應(yīng)物均為固體，因此選用略向下傾斜試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。發(fā)生該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O；在對(duì)氣體進(jìn)行除雜、干燥時(shí)，考慮到氨氣是堿性氣體，所以需要利用堿性干燥劑進(jìn)行干燥，又因?yàn)榘睔獾拿芏缺瓤諝獾拿芏刃∏覙O易溶于水，因此氨氣只能用向下排空氣法收集。最后為了防止氨氣對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，需要對(duì)氨氣進(jìn)行尾氣處理。

（2）在實(shí)驗(yàn)室中，利用氫氧化鈣與氯化銨混合加熱發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)制取氨氣，由于反應(yīng)物均為固體，因此選用A裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。發(fā)生該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。答案為：A、Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O；

（3）利用A裝置制取氨氣，由于氨氣是堿性氣體，所以需要利用堿性干燥劑堿石灰進(jìn)行干燥，再根據(jù)氨氣的密度比空氣的密度小這一性質(zhì)，需用向下排空氣法收集氨氣 ，最后因?yàn)榘睔鈱?duì)環(huán)境具有一定的污染性，需要進(jìn)行尾氣處理，可利用其在水中極容易溶解的性質(zhì)，用水作吸收劑進(jìn)行尾氣處理。因此欲收集一瓶干燥的氨氣，其裝置的連接順序?yàn)椋喊l(fā)生裝置→d→c→f→e→i。答案為：d→c→f→e→i ；

（4）NO2具有強(qiáng)氧化性，NH3有強(qiáng)還原性，兩者相遇，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)夂退�，根�?jù)電子守恒、原子守恒，可得反應(yīng)的方程式：8NH3+6NO27N2+12H2O，根據(jù)反應(yīng)方程式可知反應(yīng)現(xiàn)象是：Y管內(nèi)看到紅棕色氣體顏色變淺最終為無(wú)色，同時(shí)在注射器的內(nèi)壁有水珠產(chǎn)生。答案為：紅棕色氣體顏色變淺最終為無(wú)色、8NH3+6NO27N2+12H2O；

根據(jù)上一步分析可知發(fā)生該反應(yīng)后由于容器內(nèi)氣體的物質(zhì)的量減少，所以會(huì)使容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小。因此當(dāng)打開K2后，燒杯內(nèi)NaOH溶液在大氣壓強(qiáng)的作用下會(huì)倒吸進(jìn)入Y管內(nèi)。答案為：Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象、反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強(qiáng)小于外壓。