Question

4．某化學課外活動小組設計實驗探究氮的化合物的性質，裝置如圖1所示（A裝置未畫出），其中A為氣體發(fā)生裝置．A中所用試劑，從下列固體物質中選�。�
a．NH₄HCO₃、b．NH₄Cl、c．Ca（OH）₂、d．NaOH．

檢查裝置氣密性后，先將C處鉑絲網加熱至紅熱，再將A處產生的氣體通過B片刻后，撤去C處酒精燈．部分實驗現(xiàn)象如下：鉑絲繼續(xù)保持紅熱，F(xiàn)處銅片逐漸溶解．
（1）實驗室制取A中氣體時，若只用一種試劑，則該試劑是a（填代表備選試劑的字母）；F中的現(xiàn)象是銅片溶解，溶液變?yōu)樗{色．
（2）A中產生的物質被B中Na₂O₂充分吸收，寫出任意一個B中發(fā)生反應的化學方程式：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
（3）請在圖2中畫出C中反應發(fā)生過程中的能量變化示意圖，并在虛線上分別標出反應物和生成物的化學式．
（4）待實驗結束后，將B中固體混合物溶于500mL 1mol•L^-1的鹽酸中，產生無色混合氣體甲，溶液呈中性，則實驗前B中原有Na₂O₂的物質的量是0.25mol，氣體甲在標準狀況下是2.8L（忽略氣體溶解）．

Answer 1

分析 實驗是利用銨鹽加熱分解產生NH₃，再將產生的NH₃氧化，生成NO，然后繼續(xù)氧化得到NO₂，進而制得HNO₃．裝置A：是氣體發(fā)生裝置，試劑應選擇分解后不易化合的NH₄HCO₃，裝置B：可以將CO₂、H₂O全部吸收，同時生成O₂，裝置C：進入裝置C的氣體是物質的量相等的NH₃和O₂，在裝置C中氧化得到NO，生成的NO、H₂O以及未反應的NH₃、O₂都進入裝置D，裝置D：NO和O₂反應生成NO2，裝置E：吸收未反應的NH₃及H₂O，裝置F：NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應．
（1）裝置A：需制取氨氣，試劑應選擇分解后不易化合的藥品，選擇碳酸氫銨制取氨氣，碳酸氫銨受熱分解產生氨氣、水和二氧化碳，裝置F中NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應，據(jù)此分析F中的現(xiàn)象；
（2）二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，水和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉和氧氣；
（3）反應放熱，則反應物的總能量大于生成物的總能量；
（4）先判斷溶液中的溶質，根據(jù)鈉原子守恒計算過氧化鈉的物質的量；鹽酸與碳酸鈉反應生成的二氧化碳與碳酸氫銨分解生成的二氧化碳相同，根據(jù)反應方程式判斷二氧化碳和水及過氧化鈉之間的關系式，從而計算二氧化碳的體積．

解答 解：實驗是利用銨鹽加熱分解產生NH₃，再將產生的NH₃氧化，生成NO，然后繼續(xù)氧化得到NO₂，進而制得HNO₃．裝置A：是氣體發(fā)生裝置，試劑應選擇分解后不易化合的NH₄HCO₃，裝置B：可以將CO₂、H₂O全部吸收，同時生成O₂，裝置C：進入裝置C的氣體是物質的量相等的NH₃和O₂，在裝置C中氧化得到NO，生成的NO、H₂O以及未反應的NH₃、O₂都進入裝置D，裝置D：NO和O₂反應生成NO2，裝置E：吸收未反應的NH₃及H₂O，裝置F：NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應．
（1）在該實驗中，裝置A中需制取氨氣，在提供的藥品中，因氯化銨受熱分解生成氨氣，在溫度降低后，又化合生成氯化銨，所以選擇碳酸氫銨，分解生成氨氣，同時碳酸氫銨受熱分解產生的水和二氧化碳能與過氧化鈉反應生成氧氣，反應的方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，裝置F：NO₂溶于H₂O生成HNO₃，與銅反應，3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，銅片溶解，溶液變?yōu)樗{色，
故答案為：a；銅片溶解，溶液變?yōu)樗{色；
（2）二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，水和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉和氧氣2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（3）反應放熱，則反應物的總能量大于生成物的總能量，可表示為，
故答案為：；
（4）反應后溶液呈中性，則溶質為NaCl，根據(jù)n（HCl）=n（NaCl）=2n（Na₂O₂）可知，n（Na₂O₂）=$\frac{1}{2}$×n（HCl）=$\frac{1}{2}$×0.5L×1mol/L=0.25mol，
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑
2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂↑
2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂
根據(jù)方程式知，碳酸氫銨分解生成的水和二氧化碳的物質的量相同，水和二氧化碳分別與過氧化鈉反應需要的過氧化鈉的物質的量相同，都是0.125mol；
碳酸氫銨生成的二氧化碳和過氧化鈉反應生成碳酸鈉，碳酸鈉和鹽酸反應生成的二氧化碳，所以碳酸鈉與鹽酸反應生成的二氧化碳和碳酸氫銨分解生成的二氧化碳相同．
設二氧化碳的體積為V．
2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂
44.8L 2mol
V  0.125mol
V=2.8L
故答案為：0.25； 2.8．

點評 本題考查實驗探究氮的化合物的性質方案設計，涉及物質的制備、化學反應方程式的計算等知識，題目難度中等，本題易錯點為（4），注意有關反應的方程式的書寫，根據(jù)方程式計算．