Question

某化学学习小组同学根据实验室现有的制取氨气的药品，设计了右图所示的实验装置（部分夹持仪器未画出），制取并探究氨气的还原性、检验反应产物。请回答下列问题：

（1）A中发生反应的化学方程式是                                              。

（2）B中碱石灰的作用是                                                    。

（3）C中黑色固体变红，且产生的气体对空气无污染，写出该反应的化学方程式                    ；

D中发生的现象是________________________________________________________________________。

（4）该装置存在明显缺陷，该缺陷是                          。

（5）工业中常用氮气与氢气在高温、高压、铁触媒做催化剂的条件下合成氨气，该小组同学模拟该条件也合成出了氨气。已知起始时，将2 mol N₂、6 mol H₂充入一个容积为2 L的密闭容器中发生反应，过了5 min后，混合气体的总物质的量减少了1 mol，求在这段时间内以H₂表示的化学反应速率

为                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）Ca(OH)₂＋2NH₄ClCaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O（2分）；

（2）干燥氨气（1分）；

（3）3CuO+2NH₃ 3Cu+N₂+3H₂O（2分）；无水硫酸铜变蓝（1分）；

（4）缺少尾气处理装置（1分）；

（5）0.15 mol/(L·min)（2分）

【解析】

试题分析：（1）装置A是制备氨气的，因此其中发生反应的化学方程式是Ca(OH)₂＋2NH₄ClCaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O。

（2）由于生成的氨气中混有水蒸气，会干扰后续实验中产物水的测定，碱石灰是干燥剂能吸收水蒸气，所以碱石灰的作用是干燥氨气，防止干扰产物水的测定。

（3）黑色CuO变为红色，所以生成物是铜；同时生成一种无色气体，该气体无污染，因此该气体是氮气。根据原子守恒可知，还有水生成，则反应的化学方程式为3CuO+2NH₃ 3Cu+N₂+3H₂O。无水硫酸铜易吸水由摆手舞变为蓝色，所以D中的实验现象是白色无水CuSO₄粉末变为蓝色。

（4）氨气是刺激性气体，所以不能随意排放到空气中，应有尾气处理装置，可用如图所示装置吸收氨气。

（5）合成氨反应的化学方程式为：

3H_{2     +}    N₂2NH₃    △n↙

3mol          1mol   2mol     2mol

n(H₂)                         1mol

解得n(H₂)＝＝1.5mol

则消耗氢气的浓度是1.5mol÷2L＝0.75mol/L

因此在这段时间内以H₂表示的化学反应速率＝0.75mol/L÷5min＝0.15 mol/(L·min)

考点：考查氨气的制备、气体除杂、性质探究、尾气处理以及反应速率的计算等