Question

某小组同学欲探究NH₃催化氧化反应，按图1装置进行实验．
A、B装置可选药品：浓氨水、H₂O₂、蒸馏水、NaOH固体、MnO₂
（1）NH₃催化氧化的化学方程式是______．
（2）装置B中产生气体的原因有（结合化学用语解释）______．
（3）甲乙两同学分别按上述装置进行实验．一段时间后，装置G中溶液都变成蓝色．
①甲观察到装置F中有红棕色气体，生成红棕色气体的化学方程式是______．
②乙观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是（写化学式）______．
③用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：______．
（4）如图2，为帮助乙实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进．
①甲认为可调节K₁和K₂控制A、B装置中的产气量，应（填“增加”或“减少”）______装置A中的产气量，或（填“增加”或“减少”）______装置B中的产气量．
②乙认为可在装置E、F间增加一个装置，该装置可以是（填序号）______．
（5）为实现该反应，也可用图3所示的装置替换上述
装置中虚线框部分，化合物X为______． NH₄HCO₃的作用是______．

Answer 1

解：（1）氨的催化氧化反应，氨气中-3价的氮被氧气氧化成显+2价的一氧化氮，化学反应方程式为：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（2）B装置是氨水滴入到氢氧化钠固体上，NaOH固体溶于水放出大量热，氨气在温度高的情况下溶解度小，在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡向左移动；加入NaOH固体，氢氧化钠电离出氢氧根离子，OH^-浓度增加，平衡向左移动，
故答案为：在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入NaOH固体，OH^-浓度增加，平衡向左移动，NaOH固体溶于水放出大量热，均有利于NH₃逸出；
（3）①氨气发生了催化氧化的产物一氧化氮，一氧化氮极易和氧气化合为二氧化氮，即2NO+O₂=2NO₂；所以装置F中有红棕色气体产生，
故答案为：2NO+O₂═2NO₂；
②乙观察到装置F中只有白烟生成，白烟是由于氨气和硝酸反应NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，生成了白色的NH₄NO₃固体，
故答案为：NH₄NO₃；
③在装置G中，生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，获得硝酸，金属铜和硝酸反应，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O实质是：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）①为了氧化氨气，氧气需过量，需增加氧气的量，减少氨气的量，A为制氧气的装置，增加A中氧气的量，装置A中的产气量，装置B中的产气量，
故答案为：增加； 减少；
②E装置是氨气的催化氧化装置，从装置中出来的气体中有氧气和氨气和一氧化氮和水蒸气，因4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，所以避免F中生成硝酸铵，实现在F中看到红棕色的二氧化氮，需除去水或氨气，需在装置E、F间增加一个装置，该装置可以将氨气或水除去，a碱石灰吸收水蒸气，可以通过防倒吸的b装置吸收氨气，可以通过浓硫酸吸收氨气和水蒸气，实现在F中看到红棕色的二氧化氮，需选abc，
故答案为：abc；
（5）为实现2NO+O₂═2NO₂该反应，须生成氧气，碳酸氢铵受热分解生成氨气和水和二氧化碳，放出的CO₂和H₂O与Na₂O₂反应生成O₂，
故答案为：Na₂O₂；NH₄HCO₃分解放出NH₃；同时放出的CO₂和H₂O与Na₂O₂反应生成O₂；
分析：（1）氨的催化氧化产物是一氧化氮和水，据此来书写反应方程式；
（2）根据化学平衡移动的影响因素解答；
（3）①氨气发生了催化氧化的产物一氧化氮极易和氧气化合为二氧化氮；
②氨气和硝酸反应生成硝酸铵；
③二氧化氮和水反应获得硝酸，铜和硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水；
（4）①为了氧化氨气，氧气需过量，需增加氧气的量，减少氨气的量；
②在F中看到红棕色的二氧化氮，避免生成硝酸铵，需不买呢生成硝酸，需除去水或氨气，在装置E、F间增加一个装置，该装置可以是将氨气或水除去，剩下一氧化氮和未反应的氧气；
（5）根据反应须制取氧气，可根据可选的药品结合装置解答；
点评：本题主要考查了氨气的催化氧化，解答须掌握该反应的原理和相关物质的性质，题目难度中等．