Question

10．某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用CaSO₄、NH₃、CO₂制備（NH₄）₂SO₄，其工藝流程如下．

回答下列問(wèn)題：
（1）操作Ⅱ一系列操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．操作Ⅲ中盛裝CaCO₃的儀器是坩堝（填名稱(chēng)）．
（2）X物質(zhì)為NH₃（填化學(xué)式，下同），Y物質(zhì)為CO₂，可循環(huán)利用的物質(zhì)的有NH₃，CO₂．
（3）圖1裝置不能用于實(shí)驗(yàn)室制氨氣的是甲（填序號(hào)）．

（4）該化學(xué)小組組裝了如圖2所示裝置來(lái)探究NH₃的還原性．用酒精燈加熱C處硬質(zhì)試管一段時(shí)間后，將（3）中產(chǎn)生的氣體干燥后通入C，過(guò)一會(huì)撤去C處酒精燈．若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中F處銅片沒(méi)有任何變化，D中無(wú)明顯現(xiàn)象，只觀察到C中黑色粉末變紅，則C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O．
若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中C中只觀察到黑色粉末變紅，F(xiàn)處銅片逐漸溶解，則：
①D中觀察到的現(xiàn)象是出現(xiàn)紅棕色氣體．②F中銅片逐漸溶解的原因是從E中出來(lái)的氣體含有二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸使銅片溶解．

Answer 1

分析 硫酸鈣溶液通入足量的氨氣，使溶液成堿性，再通適量的二氧化碳，與溶液中的氨水、硫酸鈣溶液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而旅游硫酸銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體，
（1）從硫酸銨溶液中獲得硫酸銨晶體，可以用降溫結(jié)晶的方法，固體物質(zhì)加熱，把固體放在坩堝中；
（2）中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的堿性溶液易和二氧化碳反應(yīng)，能把CaSO₄完全轉(zhuǎn)化為CaCO₃；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的化學(xué)原理及實(shí)驗(yàn)操作的可行性、實(shí)驗(yàn)安全等進(jìn)行分析判斷；
（4）氨氣與氧化銅在加熱的條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氨氣被氧化成氮?dú)饣蛞谎趸�氮等，根�?jù)F處銅片沒(méi)有任何變化、D中無(wú)明顯現(xiàn)象、只觀察到C中黑色粉末變紅，可知，該反應(yīng)的產(chǎn)物應(yīng)為氮?dú)夂豌~等，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中C中只觀察到黑色粉末變紅，F(xiàn)處銅片逐漸溶解，則產(chǎn)物為銅和一氧化氮，D中一氧化氮遇空氣生成二氧化氮，F(xiàn)中二氧化氮遇水生成硝酸，硝酸能溶解銅，據(jù)此答題．

解答 解：硫酸鈣懸濁液通入足量的氨氣，使溶液成堿性，再通適量的二氧化碳，與溶液中的氨水、硫酸鈣懸濁液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而旅游硫酸銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體；
（1）由分析知：B為碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，分離二者的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)為：過(guò)濾，濾液硫酸銨溶液，使硫酸銨在溶液中析出的方法為：先加熱制成飽和溶液
（蒸發(fā)濃縮）再降溫冷卻，結(jié)晶析出（冷卻結(jié)晶），過(guò)濾；酸鈣為固體，高溫加熱或煅燒固體，應(yīng)把固體放在坩堝中，故盛放碳酸鈣所用的儀器是坩堝，
故答案為：冷卻結(jié)晶；坩堝；
（2）中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的堿性溶液易和二氧化碳反應(yīng)，能把CaSO₄完全轉(zhuǎn)化為CaCO₃，往CaSO₄懸濁液中加入NH₃后，發(fā)生反應(yīng)如下：CaSO₄+2NH₃+2H₂O?Ca（OH）₂+（NH₄）₂SO₄，向其中加入CO₂可以生成CaCO₃，平衡向正方向移動(dòng)，有利于（NH₄）₂SO₄的生成，則X為NH₃，Y為CO₂；根據(jù)反應(yīng)流程得知：工藝流程中生成NH₃和CO₂，也需要使用NH₃和CO₂，可循環(huán)利用的物質(zhì)的有NH₃，CO₂；
故答案為：NH₃；CO₂； NH₃，CO₂；
（3）甲：氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫，但氨氣和氯化氫一冷卻馬上又可以化合成氯化銨，這個(gè)方案很難制氨氣；
乙：氨水中存在平衡關(guān)系：NH₃+H₂O═NH₃•H₂O═NH₄⁺+OH^-，加熱濃氨水，氨氣溶解度降低，從溶液中逸出，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，可以制取氨氣；
丙：熟石灰和氯化銨混合后加熱可以制取氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，可以制取氨氣；
丁：利用CaO與H₂O劇烈反應(yīng)，生成Ca（OH）₂，放出大量熱，促進(jìn)NH₃•H₂O的分解及NH₃的揮發(fā)逸出，又由于Ca（OH）₂是強(qiáng)堿，也促進(jìn)NH₃•H₂O的分解及NH₃的揮發(fā)逸出，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₃•H₂O+CaO═NH₃↑+Ca（OH）₂，可以制取氨氣，
故答案為：甲；
（4）氨氣與氧化銅在加熱的條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氨氣被氧化成氮?dú)饣蛞谎趸�氮等，根�?jù)F處銅片沒(méi)有任何變化、D中無(wú)明顯現(xiàn)象、只觀察到C中黑色粉末變紅，可知，該反應(yīng)的產(chǎn)物應(yīng)為氮?dú)夂豌~等，反應(yīng)的方程式為2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O，若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中C中只觀察到黑色粉末變紅，F(xiàn)處銅片逐漸溶解，則產(chǎn)物為銅和一氧化氮，D中一氧化氮遇空氣生成二氧化氮，F(xiàn)中二氧化氮遇水生成硝酸，硝酸能溶解銅，所以①D中觀察到的現(xiàn)象是出現(xiàn)紅棕色氣體，②F中銅片逐漸溶解的原因是從E中出來(lái)的氣體含有二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸使銅片溶解，
故答案為：2NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂+3Cu+3H₂O；出現(xiàn)紅棕色氣體；從E中出來(lái)的氣體含有二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸使銅片溶解．

點(diǎn)評(píng) 本題為工藝流程題，涉及原料、產(chǎn)品的判斷、方程式的書(shū)寫(xiě)、檢驗(yàn)、氣體的制備等．做題時(shí)要充分利用所給的信息，結(jié)合自己已學(xué)過(guò)的知識(shí)，進(jìn)行有依據(jù)性的推測(cè)、計(jì)算，難度較大．