Question

9．某實驗小組設(shè)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(yīng)仍能繼續(xù)進行，說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)；化學(xué)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(xué)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(yīng)是放熱反應(yīng)；
（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(yīng)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(yīng)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(yīng)仍能繼續(xù)進行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，發(fā)生的是氨氣的催化氧化反應(yīng)生成一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H₂O，故答案為：放熱反應(yīng)；4NH₃+5O₂$\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(yīng)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(shè)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(yīng)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(yīng)生成二氧化氮，通入水中反應(yīng)生成硝酸，硝酸和過量的氨氣反應(yīng)生成硝酸銨固體小顆粒，冒白煙；反應(yīng)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(yīng)，氣體干燥試劑選擇，產(chǎn)物吸收，過程反應(yīng)化學(xué)方程式的書寫，題目難度中等．