Question

9．某实验小组设计了下列装置进行氨的催化氧化实验．

完成下列填空：
（1）通空气的作用有：提供氧气；促进氨气的挥发．
（2）本实验用的干燥剂是碱石灰和无水氯化钙．则甲处是碱石灰；乙处是无水氯化钙．
（3）实验时，先将催化剂加热至红热，在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明反应是放热反应（填“吸”或“放”）热反应；化学方程式为4NH₃+5O₂$?_{催化剂}^{高温、高压}$4NO+6H₂O．
（4）实验前，烧杯中盛有200mL 1.000mol/L的 NaOH溶液，实验后测得烧杯中溶液的pH=13，且溶液质量比反应前增加了7.48g，则NaOH溶液吸收的NO和NO₂的物质的量之比是5：13（设溶液的体积不变且忽略盐类的水解）．
（5）实验时发现：如果缺少乙处的干燥管，将反应后的气体直接通入烧瓶，则烧瓶中产生白烟．其原因可用化学方程式表示为：4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃，或2NO+O₂→2NO₂和3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO，或4NO₂+O₂+2H₂O→4HNO₃、NH₃+HNO₃→NH₄NO₃．

Answer 1

分析 （1）氨的催化氧化需要氧气，通入空气且利用氨气挥发；
（2）甲处是干燥氨气需要用碱石灰，乙处是干燥一氧化氮气体用氯化钙；氨气不能用氯化钙干燥；
（3）氨气的催化氧化生成一氧化氮和水，反应是放热反应；
（4）依据一氧化氮和二氧化氮被氢氧化钠溶液吸收生成的盐分析判断，NaNO₂、NaNO₃，可知钠元素和氮元素守恒，结合质量列式计算得到；
（5）缺少乙处的干燥管，将反应后的气体直接通入烧瓶，则烧瓶中产生白烟．是因为氮氧化物和空气混合通入水中反应生成硝酸和过量氨气生成硝酸铵固体小颗粒．

解答 解：（1）氨气的催化氧化需要氧气作为氧化剂，且需要气体氨气，故需要氨气挥发，故答案为：提供氧气，且促进氨气的挥发；
（2）甲处是干燥氨气需要用碱石灰，防止水蒸气进入玻璃管炸裂玻璃管，乙处是干燥一氧化氮气体用氯化钙，不吸收后再后续装置会生成白烟；氨气不能用氯化钙干燥；甲处：碱石灰；乙处：无水氯化钙；故答案为：碱石灰；氯化钙；
（3）实验时，先将催化剂加热至红热，在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，反应是放热反应，发生的是氨气的催化氧化反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O，故答案为：放热反应；4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{△}$4NO+6H₂O；
（4）实验前，烧杯中盛有200mL 1.000mol/L的 NaOH溶液，实验后测得烧杯中溶液的pH=13，氢氧根离子浓度为0.1mol/L，且溶液质量比反应前增加了7.48g为一氧化氮和二氧化氮 气体质量，消耗氢氧化钠物质的量=0.2L×1mol/L-0.1mol/L×0.2L=0.18mol；设NO物质的量为x，NO₂物质的量为y，得到：
x+y=0.18
30x+46y=7.48
解得x=0.05mol，y=0.13mol
NO和NO₂的物质的量之比=0.05：0.13=5：13；故答案为：5：13；
（5）如果缺少乙处的干燥管，将反应后的气体直接通入烧瓶，则烧瓶中产生白烟，氨气被氧化生成一氧化氮，一氧化氮和空气中的氧气反应生成二氧化氮，通入水中反应生成硝酸，硝酸和过量的氨气反应生成硝酸铵固体小颗粒，冒白烟；反应为：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，或2NO+O₂=2NO₂和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO或4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，故答案为：4NO+3O₂+2H₂O→4HNO₃，或2NO+O₂→2NO₂和3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO，或4NO₂+O₂+2H₂O→4HNO₃；NH₃+HNO₃→NH₄NO₃．

点评 本题考查了氨气实验室制备，性质验证方法，氨气的催化氧化反应，气体干燥试剂选择，产物吸收，过程反应化学方程式的书写，题目难度中等．