Question

實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：



已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO₂）溶液與飽和氯化銨溶液經加熱后反應制取氮氣。
（1）從上圖中選擇制取氣體的合適裝置：
氮氣                      、氫氣                         。
（2）氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有             、            。
（3）氨合成器出來經冷卻的氣體連續通入乙裝置的水中吸收氨，             （填“會”或“不會”）發生倒吸，原因是：                                               。
（4）用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內，能使鉑絲保持紅熱的原因是：                                        ，錐形瓶中還可觀察到的現象是：                                                 。
（5）寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：                                       。
（6）反應結束后錐形瓶內的溶液中含有H⁺、OH^-、               、         離子。
（B）某課外研究小組，用含有較多雜質的銅粉，通過不同的化學反應制取膽礬。其設計的實驗過程為：

（1）雜銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，灼燒時將瓷坩堝置于
     上（用以下所給儀器的編號填入，下同)，取用坩堝應使用                ，灼燒后的坩堝應放在            上，不能直接放在桌面上。
實驗所用儀器：A.蒸發皿  B.石棉網  C.泥三角  D.表面皿  E.坩堝鉗  F.試管夾
（2）雜銅經灼燒后得到的產物是氧化銅及少量銅的混合物，用以制取膽礬。灼燒后含有少量銅的可能原因是                                                        。
A.灼燒過程中部分氧化銅被還原                  B.灼燒不充分銅未被完全氧化
C.氧化銅在加熱過程中分解生成銅              D.該條件下銅無法被氧氣氧化
（3）通過途徑Ⅱ實現用粗制氧化銅制取膽礬，必須進行的實驗操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、      、冷卻結晶、                     、自然干燥。
（4）由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優點是：                  、                               。
（5）在測定所得膽礬（CuSO₄·xH₂O）中結晶水x值的實驗過程中：稱量操作至少進行
     次。
（6）若測定結果x值偏高，可能的原因是                                 。
a.加熱溫度過高                  b.膽礬晶體的顆粒較大
c.加熱后放在空氣中冷卻          d.膽礬晶體部分風化

Answer 1

（A）（1）a、b   （2）干燥氣體 控制氫氣和氮氣的流速
（3）不會  因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮、氫兩種氣體
（4）說明氨的氧化反應是一個放熱反應  有紅棕色氣體產生
（5）4NH₃+5O₂4NO＋6H₂O
（6）NH     NO
（B）（1）C   E   B
（2）A  B （3）蒸發 過濾 
（4）產生等量膽礬途徑Ⅱ消耗硫酸少 途徑Ⅱ不會產生污染大氣的氣體
（5）4  （6）a

（A）（1）由題給反應物的狀態，NaNO₂和NH₄Cl都是飽和溶液，可推知N₂用a裝置，而H₂是由鋅粒（固）和稀酸（液）來制取，則可用b制取。
（2）干燥氣體和調節（或控制）H₂和N₂的流速。
（3）不會，因合成氨的反應是一個可逆反應，生成的混合氣體除NH₃以外還有大量的N₂和H₂存在。
（4）從能使鉑絲保持紅熱可以推知，氨的氧化反應是一個放熱反應。根據氨氧化的產物看有NO生成，NO被O₂氧化又產生NO₂，所以錐形瓶中會看到有紅棕色氣體產生。
（5）乙裝置中氨氧化的反應方程式為4NH₃+5O₂4NO+6H₂O。
（6）因氨氧化生成的NO與O₂、H₂O反應生成HNO₃，未氧化的氨與HNO₃反應生成NH₄NO₃。因此，反應結束后，錐形瓶內的溶液中除有H⁺、OH^-外，還應有NH和NO。
（B）（1）因坩堝加熱后溫度較高，應放在泥三角上進行加熱，且取用坩堝時要用坩堝鉗，并且為防止坩堝炸裂和燒壞桌面，燒后的坩堝要在石棉網上冷卻，不能直接放在桌面上。
（2）灼燒后含有少量銅其原因可能是灼熱不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。
（3）利用途徑Ⅱ制取膽礬時，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過濾除去粗制氧化銅中的不溶物雜質后，然后再蒸發溶劑，冷卻結晶，再過濾得晶體，最后將其干燥，由此可寫出答案。
（4）根據途徑Ⅰ的反應方程式Cu+2H₂SO₄(濃）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O和途徑Ⅱ的反應方程式2Cu+O₂+2H₂SO₄(稀) 2CuSO₄+2H₂O，可以看出途徑Ⅱ的優點是：①產生等量的膽礬比途徑Ⅰ耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產生污染大氣的氣體（SO₂）。
（5）稱量操作至少進行4次，分別是：①稱量坩堝；②稱量加入晶體后的坩堝；③稱量加熱冷卻后的坩堝；
④稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過0.1 g。
（6）若測定結果x值偏高，可能是加熱溫度過高使CuSO₄晶體中的CuSO₄分解了，其他三項均使x值偏低。