Question

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：
（l）已知实验室可用饱和亚硝酸钠（NaNO₂）溶液与饱和氯化钱溶液经加热后反应制取氮气，写出该反应的化学方程式：______．
（2）图中，氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有______．
（3）氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨______（“会”或“不会”）发生倒吸，原因是______．
（4）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是______．锥形瓶中还可观察到的现象是：______．
（5）写出乙装置中氨氧化的化学方程式：______．
（6）用CH₄催化还原NO₂可以消除氮氧化物的污染．例如．
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1，
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1，
写出CH₄还原NO₂至N₂的热化学方程式______；若用标准状况下4.48LCH₄还原NO₂至N₂整个过程中转移的电子总数为______（阿伏加德罗常数的值用N₂表示），放出的热量为______kJ．

Answer 1

解：（1）根据质量守恒定律及题干信息可知，反应物是NaNO₂和NH₄Cl，生成物是N₂和H₂O和NaCl，用观察法配平即可，反应方程式为：NH₄Cl+NaNO₂NaCl+N₂↑+2H₂O，故答案为：NH₄Cl+NaNO₂NaCl+N₂↑+2H₂O；
（2）甲装置的作用有将气体混合均匀、控制氢气和氮气的流速、干燥气体，
故答案为：干燥气体，观察气泡速度，控制氢气和氮气的流速；
（3）氨气的混合气体中含有大量的氮气和氢气，均是难溶于水的气体，不会倒吸，
故答案为：不会；混合气体中含有大量难溶于水的氮气和氢气；
（4）氨的氧化反应是一个放热反应，放出的热使铂丝保持红热，生成的一氧化氮与空气中的氧气化合成二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体，故答案为：氨的氧化反应是一个放热反应，放出的热使铂丝保持红热；有红棕色气体产生；
（5）氨的催化氧化反应方程式为：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（6）已知①CH₄（g）+4N0₂（g）═4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+4N0（g）═2N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1，
则反应CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）等于（①+②），
根据盖斯定律，所以反应CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=[（-574kJ?mol^-1）+（-1160kJ?mol^-1）]=-867KJ/mol，反应CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）中，1mol甲烷参加反应转移电子数为8mol，所以标准状况下4.48L极0.2molCH₄还原NO₂至N₂整个过程中转移的电子为1.6mol，电子总数为1.6N_A，当转移8mol电子，放出的能量为867KJ，所以转移1.6mol电子放出的能量为173.4KJ，
故答案为：CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-867KJ/mol；1.6N_A；173.4．
分析：（1）根据题干信息可知：反应物是NaNO₂和NH₄Cl，有N₂生成，反应中只有氮元素发生变价，结合质量守恒定律可知：生成物还有NaCl和H₂O，然后进行配平即可，注意反应条件；
（2）甲装置的作用有将气体混合均匀、控制氢气和氮气的流速、干燥气体；
（3）混合气体中含有大量的氮气和氢气，均是难溶于水的气体，极易溶于水的气体易发生倒吸；
（4）氨的氧化反应是一个放热反应；生成的一氧化氮与空气中的氧气化合成二氧化氮；
（5）根据氨气的化学性质来回答；
（6）根据盖斯定律来计算反应的焓变，并根据化合价的升降来判断电子转移情况，计算反应热的多少．
点评：本题以信息形式主要考查了氮气的制取、以及氮的化合物的性质，综合性较大，旨在考查学生对知识的迁移运用，依据已有的知识进行．