Question

某版本的化学教材中安排了如图所示“合成氨”的演示实验（夹持仪器均已省略）．在Y形管的一侧用Zn粒和稀H₂SO₄反应制取H₂，另一侧用NaNO₂固体和饱和NH₄Cl溶液反应制取N₂，N₂和H₂混合通过还原铁粉来合成NH₃，再将产生的气体通入酚酞试液中，若酚酞试液变红，即说明产生了氨气．某课外活动小组通过查阅资料和多次实验，得到了如下信息：
信息一：NaNO₂固体和饱和NH₄Cl溶液混合加热的过程中发生了如下反应：
2NH₃+N₂O₃→2N₂+3H₂O
NaNO₂+NH₄CI→NH₄NO₂+NaCI
NH₄NO₂→NH₃+HNO₂
2HNO₂→N₂O₃+H₂O
信息二：不同体积比的N₂、H₂混合气体在相同实验条件下合成氨，使酚酞试液变红所需要的时间如下：

N2和H2的体积比	5：1	3：1	1：1	1：3	1：5
酚酞变红所需时间/min	8～9	7～8	6～7	3～4	9～10

据此回答下列问题：
（1）Y形管左侧管中发生反应的化学方程式为

Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑

．
（2）石棉绒的作用是

增大混合气体与催化剂还原铁粉的接触面积，使反应进行得更充分

．
（3）课外小组的同学们认为，该实验中即使酚酞试液变红也不能说明N₂和H₂反应合成了NH₃，得出此结论的理由是

从分步反应可知，产生N₂的过程中，有可能直接产生氨气

，请你另设计一个简单的实验验证你的理由

将NaNO₂固体和饱和NH₄Cl溶液混合加热，产生的气体直接通入酚酞试液，若酚酞试液变红，则说明理由成立；否则，说明理由不成立．

；
欲解决这一问题，可以选用下图中的

③

装置连接在原装置中的

A

和

B

之间．

（4）在上述实验过程中，为尽快观察到酚酞变红的实验现象，应该控制N₂和H₂的体积比为

1：3

比较适宜；但该装置还难以实现此目的，原因是

无法控制通入B中N₂和H₂的体积比

．
（5）实验过程中通入试管C中的气体的成分有

氨气、水蒸气、氮气

．

Answer 1

分析：（1）Y形管左侧管中发生反应的化学方程式为 Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（2）石棉绒的作用是 增大混合气体与催化剂还原铁粉的接触面积，使反应进行得更充分．
（3）课外小组的同学们认为，该实验中即使酚酞试液变红也不能说明N₂和H₂反应合成了NH₃，分析得出此结论的理由；设计一个简单的实验验证你的理由；
（4）在上述实验过程中，为尽快观察到酚酞变红的实验现象，应该控制N₂和H₂的体积比为 1：3比较适宜；但无法测量气体体积，该装置还难以实现此目的．
（5）有题目信息，推测实验过程中通入试管C中的气体的成分．

解答：解：（1）Y形管左侧管中发生反应的化学方程式为 Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（2）石棉绒的作用是增大混合气体与催化剂还原铁粉的接触面积，使反应进行得更充分．
（3）课外小组的同学们认为，该实验中即使酚酞试液变红也不能说明N₂和H₂反应合成了NH₃，得出此结论的理由是：从分步反应可知，产生N₂的过程中，有可能直接产生氨气，另设计一个简单的实验验证你的理由：将NaNO₂固体和饱和NH₄Cl溶液混合加热，产生的气体直接通入酚酞试液，若酚酞试液变红，则说明理由成立；否则，说明理由不成立；欲解决这一问题，可以选用下图中的③装置连接在原装置中的A和B之间．
（4）在上述实验过程中，为尽快观察到酚酞变红的实验现象，应该控制N₂和H₂的体积比为 1：3比较适宜；但该装置还难以实现此目的，原因是无法控制通入B中N₂和H₂的体积比．
（5）实验过程中通入试管C中的气体的成分有氨气、水蒸气、氮气．
故答案为：（1）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）增大混合气体与催化剂还原铁粉的接触面积，使反应进行得更充分．
（3）从分步反应可知，产生N₂的过程中，有可能直接产生氨气．
将NaNO₂固体和饱和NH₄Cl溶液混合加热，产生的气体直接通入酚酞试液，若酚酞试液变红，则说明理由成立；否则，说明理由不成立．    ③；   A，B
（4）1：3；   无法控制通入B中N₂和H₂的体积比．
（5）氨气、氮气、水蒸气

点评：此题是相关知识的考查，解题的关键是根据题中提供的信息结合已有的知识进行分析，属常规性基础拓展考查题，考查学生的知识迁移运用能力．