Question

【題目】為了在實驗室利用工業原料制備少量氨氣，有人設計了如下裝置（圖中夾持裝置均已略去）。

[實驗操作]

① 檢查實驗裝置的氣密性后，關閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開彈簧夾c、d、e，則A中有氫氣發生。在F出口處收集氫氣并檢驗其純度。

② 關閉彈簧夾c，取下截去底部的細口瓶C，打開彈簧夾a，將氫氣經導管B驗純后點燃，然后立即罩上無底細口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續在瓶內燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。

③ 用酒精燈加熱反應管E，繼續通氫氣，待無底細口瓶C內水位下降到液面保持不變時，打開彈簧夾b，無底細口瓶C內氣體經D進入反應管E，片刻后F中的溶液變紅。

回答下列問題：

（1）檢驗氫氣純度的目的是 。

（2）C瓶內水位下降到液面保持不變時，A裝置內發生的現象是 ，防止了實驗裝置中壓強過大。此時再打開彈簧夾b的原因是 ，C瓶內氣體的成份是 。

（3）在步驟③中，先加熱鐵觸媒的原因是 。反應管E中發生反應的化學方程式是 。

Answer 1

【答案】（1）“排除空氣，保證安全”或“判斷裝置中空氣是否排凈，保證安全”(合理即可)

（2）鋅粒與酸脫離 盡量增大氫氣的濃度以提高氮氣的轉化率 N2 H2

（3）升高溫度，增大鐵觸媒活性，加快氨的合成反應速率 N2＋3H22NH3

【解析】

試題分析：(1)氫氣和空氣混合氣體受熱易爆炸。若不檢驗氫氣的純度可能在E處發生危險。(2)A裝置原理類似啟普發生器當試管內壓強過大酸會流回長頸漏斗中使反應停止。C瓶利用排水法收集氫氣氫氣收集滿后再通入氣體壓強變大導致A中酸流回漏斗和鋅粒脫離接觸反應停止。C中原有空氣里的氧氣被氫氣燃燒而消耗最終主要剩余氮氣，所以C中氣體主要成分為氮氣和氫氣。通氫氣一直到壓強增大到不能增大為止可以讓通入的氫氣盡可能多。根據化學平衡原理增大氫氣濃度可以提高氮氣的轉化率。(3)鐵觸媒在較高溫度時活性增大加快氨合成的反應速率。發生的反應為: N2＋3H22NH3。