Question

3．某同学利用如图所示装置，在实验室中模拟工业合成氨反应．具体操作如下：

①实验前先检查装置的气密性；
②实验开始时，关闭活塞a，并取下烧瓶B；
③向A中加入一定浓度的适量盐酸，制取氢气；
④经必要的“操作”后，在导管口处点燃H₂，然后如图所示套上烧瓶B，塞紧烧瓶，H₂在烧瓶中继续燃烧；
⑤用酒精喷灯加热反应管D中的还原铁粉，B中H₂的火焰熄灭后，待打开活塞a，使混合气进入反应管D；
⑥反应管D中生成的气体进入试管E中，使酚酞试液呈红色． 请回答下列问题：
（1）实验前如何检查整套装置的气密性？装置连接好后，在长颈漏斗中放少量水，使水面刚好浸没长颈漏斗下端，关闭a，继续加水，漏斗内液面高于试管内液面，且一段时间内保持不变，在E中加少量水，将导管末端放入水中，用酒精灯在反应管D处微热，若E中的导管口有气泡冒出，停止加热，导管口部形成一段水柱，表明整套装置不漏气．
（2）操作④中必要的操作指的是检验氢气的纯度；具体操作是用排水法收集一小试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，如果没有尖锐的爆呜声，表示较纯，反之不纯．
（3）操作中先加热 D 后打开 a 的目的是先达到催化剂的活性，使通入的气体迅速反应．
（4）写出 B、D 中分别发生反应的化学方程式：B 中2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，D 中3H₂+2N₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2NH₃．
（5）C 中干燥剂的名称是碱石灰，该干燥剂的作用是吸收气体中的水蒸气及氯化氢气体．

Answer 1

分析 （1）装置气密性检查的原理一般是通过压强差来产生明显的现象来判断；
（2）氢气是燃可燃性气体，可点燃可燃性气体可检验其纯度；
（3）合成氨反应中，铁做催化剂，需要在一定的温度下催化剂的活性才能达到最大；
（4）根据实验原理 分析可知，B中发生氢气与氧化的反应，D中发生氢气与氮气的反应；
（5）C 中干燥剂既要吸收水份，同时还要能吸收从A装置中挥发出来的氯化氢，据此判断；

解答 解：（1）装置气密性检查的方法：装置连接好后，在长颈漏斗中放少量水，使水面刚好浸没长颈漏斗下端，关闭a，继续加水，漏斗内液面高于试管内液面，且一段时间内保持不变，在E中加少量水，将导管末端放入水中，用酒精灯在反应管D处微热，若E中的导管口有气泡冒出，停止加热，导管口部形成一段水柱，表明整套装置不漏气，
故答案为：装置连接好后，在长颈漏斗中放少量水，使水面刚好浸没长颈漏斗下端，关闭a，继续加水，漏斗内液面高于试管内液面，且一段时间内保持不变，在E中加少量水，将导管末端放入水中，用酒精灯在反应管D处微热，若E中的导管口有气泡冒出，停止加热，导管口部形成一段水柱，表明整套装置不漏气；
（2）氢气是燃可燃性气体，可点燃可燃性气体可检验其纯度，检验氢气的纯度可以用排水法收集一小试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，如果没有尖锐的爆呜声，表示较纯，反之不纯，
故答案为：检验氢气的纯度；用排水法收集一小试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，如果没有尖锐的爆呜声，表示较纯，反之不纯；
（3）合成氨反应中，铁做催化剂，需要在一定的温度下催化剂的活性才能达到最大，所以先加热 D 后打开 a 的目的是先达到催化剂的活性，使通入的气体迅速反应，
故答案为：先达到催化剂的活性，使通入的气体迅速反应；
（4）根据实验原理 分析可知，B中发生氢气与氧化的反应，反应方程式为2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，D中发生氢气与氮气的反应，反应方程式为3H₂+2N₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2NH₃，
故答案为：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O；3H₂+2N₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2NH₃；
（5）C 中干燥剂既要吸收水份，同时还要能吸收从A装置中挥发出来的氯化氢，所以C中干燥剂的名称是碱石灰，其作是吸收气体中的水蒸气及氯氟氢气体，
故答案为：碱石灰；吸收气体中的水蒸气及氯化氢气体．

点评 本题主要考查模拟工业合成氨反应，解题关键是熟记氮气和氢气的性质，掌握工艺流程和反应原理是解题关键，题目难度中等．