Question

15．化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置（略去部分夾持裝置）模擬工業(yè)生產(chǎn)制備硝酸．

已知：CaCl₂+8NH₃═CaCl₂•8NH₃
實(shí)驗(yàn)步驟：按上圖所示裝置組裝儀器，并檢查裝置氣密性；在各儀器中加入相應(yīng)的試劑；點(diǎn)燃酒精燈，幾分鐘后，向氨水中鼓入空氣，鼓氣速度以維持催化劑紅熱為宜．觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．
（1）裝置B的作用是吸收氣體中水蒸氣，裝置C玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;三氧化二鉻\;}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）裝置E有兩個(gè)作用，一是使NO進(jìn)一步氧化；二是防止倒吸．
（3）裝置F中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO，為充分利用NO，應(yīng)采取的措施為打開活塞a，緩緩?fù)ㄈ脒m量空氣．若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到F中產(chǎn)生白煙，其原因可能是ab（填寫序號(hào)）．
a．鼓入空氣速度過(guò)快    b．氨水濃度過(guò)高
c．裝置B、D中試劑互換    d．裝置F中試劑過(guò)多
（4）裝置G中用10%密度為1.2g•mL^-1的NaOH溶液吸收尾氣，該NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為3mol/L．實(shí)驗(yàn)室配制100mL該物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液，下列操作正確的是ac（填寫序號(hào)）．
a．將NaOH固體放在小燒杯中稱量
b．將固體NaOH溶解后，立即將溶液注入容量瓶中
c．當(dāng)液面離容量瓶頸部的刻度線下l-2cm時(shí)，改用膠頭滴管向容量瓶中滴加蒸餾水至凹液面的最低處恰好與刻度線相切
d．定容后把容量瓶倒轉(zhuǎn)搖勻，發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線，再加少量水至刻度線
（5）工業(yè)上，常用氨氣吸收尾氣NO和NO₂（可表示為NO_x），使之轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的N₂．當(dāng)x=1.5時(shí)，則應(yīng)通入氨氣與NO_x的體積比（同溫同壓下）$\frac{V（N{H}_{3}）}{V（N{O}_{x}）}$≥1．

Answer 1

分析 A中通入空氣，提供氧氣，并將氨氣鼓入C中，B裝置干燥混合氣體，C裝置中發(fā)生氨的催化氧化生成NO，未反應(yīng)的氨氣可以在D中被氯化鈣吸收，再裝置E中NO進(jìn)一步被氧氣氧化生成二氧化氮，裝置F中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，裝置E具有防倒吸作用，用氫氧化鈉溶液吸收氮的氧化物，防止污染空氣．
（3）為充分利用NO，應(yīng)打開活塞a，通入空氣；若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到F中產(chǎn)生白煙，應(yīng)有氨氣存在，與硝酸反應(yīng)生成硝酸銨，鼓入空氣速度過(guò)快、氨水濃度過(guò)高都會(huì)導(dǎo)致氯化鈣不能完全吸收氨氣；
（4）根據(jù)c=$\frac{1000ρw}{M}$計(jì)算NaOH溶液物質(zhì)的量濃度；
a．NaOH固體易潮解，具有腐蝕性，應(yīng)放在小燒杯中稱量；
b．固體NaOH溶解放出大量的熱，應(yīng)冷卻室溫后再移入容量瓶中；
c．定容時(shí)，當(dāng)液面離容量瓶頸部的刻度線下l-2cm時(shí)，改用膠頭滴管向容量瓶中滴加蒸餾水至凹液面的最低處恰好與刻度線相切；
d．少量溶液殘留在瓶塞與瓶口之間，不需要加水；
（5）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算氨氣與NO_x恰好反應(yīng)的體積比，實(shí)際體積之比應(yīng)大于或等于該值，保證氮的氧化物完全反應(yīng)．

解答 解：A中通入空氣，提供氧氣，并將氨氣鼓入C中，B裝置干燥混合氣體，C裝置中發(fā)生氨的催化氧化生成NO，未反應(yīng)的氨氣可以在D中被氯化鈣吸收，再裝置E中NO進(jìn)一步被氧氣氧化生成二氧化氮，裝置F中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，裝置E具有防倒吸作用，用氫氧化鈉溶液吸收氮的氧化物，防止污染空氣．
（1）裝置B的作用是：吸收氣體中水蒸氣，裝置C玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;三氧化二鉻\;}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案為：吸收氣體中水蒸氣；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;三氧化二鉻\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）裝置E有兩個(gè)作用，一是使NO進(jìn)一步氧化；二是防止倒吸，故答案為：防止倒吸；
（3）裝置F中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO；為充分利用NO，應(yīng)打開活塞a，緩緩?fù)ㄈ脒m量空氣；若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到F中產(chǎn)生白煙，應(yīng)有氨氣存在，與硝酸反應(yīng)生成硝酸銨，鼓入空氣速度過(guò)快、氨水濃度過(guò)高都會(huì)導(dǎo)致氯化鈣不能完全吸收氨氣，
故答案為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO；打開活塞a，緩緩?fù)ㄈ脒m量空氣；ab；
（4）根據(jù)c=$\frac{1000ρw}{M}$可知，NaOH溶液物質(zhì)的量濃度為$\frac{1000×1.2×10%}{40}$mol/L=3mol/L；
a．NaOH固體易潮解，具有腐蝕性，應(yīng)放在小燒杯中稱量，故a正確；
b．固體NaOH溶解放出大量的熱，應(yīng)用液體有熱脹冷縮吸收，未冷卻直接引入容量瓶，恢復(fù)室溫會(huì)導(dǎo)致溶液體積偏小，應(yīng)冷卻室溫后再移入容量瓶中，故b錯(cuò)誤；
c．定容時(shí)，當(dāng)液面離容量瓶頸部的刻度線下l-2cm時(shí)，改用膠頭滴管向容量瓶中滴加蒸餾水至凹液面的最低處恰好與刻度線相切，故c正確；
d．少量溶液殘留在瓶塞與瓶口之間，不影響溶液濃度，若再加水至刻度線，會(huì)導(dǎo)致溶液濃度偏低，故d錯(cuò)誤，
故答案為：3mol/L；ac；
（5）x=1.5時(shí)，NO_x中N原子平均化合價(jià)為+3，二者恰好反應(yīng)時(shí)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒：n（NH₃）×3=n（NO_x）×3，故n（NH₃）：n（NO_x）=1，氮的氧化物完全反應(yīng)，故相同條件下$\frac{V（N{H}_{3}）}{V（N{O}_{x}）}$≥1，
故答案為：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備、物質(zhì)的量濃度計(jì)算、溶液配制、氧化還原反應(yīng)計(jì)等，實(shí)驗(yàn)拼合型題目，明確結(jié)合反應(yīng)原理明確各裝置的作用，難度中等．