Question

6．某化学兴趣小组欲在实验室模拟工业制硝酸的过程．设计了如图装置（夹持装置略去）：

（1）装置B中固体氢氧化钠的作用是氢氧化钠固体溶于水放热，使氨气溶解度减小，且电离出OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移动．
（2）请在装置图方框处画出必要仪器，并指出所加试剂．
（3）①装置D中发生反应的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O；开始反应一段时间后，撤离热源反应也可以持续进行，原因为此反应为放热反应，反应放出的热量可维持反应继续进行．
②某同学认为在装置F中可能出现白烟，应在装置D和装置F之间增加下列装置如图中的a（填序号），从而避免此现象发生，提髙硝酸的产率．

利用改进后的装置进行实验，装置F中发生反应的化学方程式为2NO+O₂=2NO₂．
（4）取反应后装置G中得到的溶液20.00mL，加2～3滴酚酞溶液，用0.002mol/L的NaOH标准溶液滴定，用去10.00mL时，达到滴定终点，则装置G中得到的溶液pH=3．

Answer 1

分析 装置B是制取氨气装置，装置C是干燥碱性气体装置，装置D是氨气和氧气的发生装置，装置F气体收集装置，装置G尾气处理装置，据此进行分析．
（1）据氢氧化钠固体溶于水放热，并且电离产生的OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移动，使氨气逸出，据此进行分析；
（2）装置B是制取氨气装置，故装置C是干燥碱性气体氨气装置；
（3）①装置D是氨气和氧气的发生装置；据此反应为放热反应来分析；
②P₂O₅用于干燥酸性气体氯气、CO₂、SO₂、NO₂等和中性气体CO、NO、N₂、O₂等的干燥；一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮；
（4）pH=-lgc（H⁺）进行计算．

解答 解：装置B是制取氨气装置，装置C是干燥碱性气体装置，装置E是氨气和氧气的发生装置，装置F气体收集装置，装置G尾气处理装置，
（1）装置B中固体氢氧化钠的作用是：氢氧化钠固体溶于水放热，使氨气溶解度减小，且电离出OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移动，
故答案为：氢氧化钠固体溶于水放热，使氨气溶解度减小，且电离出OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移动；
（2）装置B是制取氨气装置，故装置C是干燥碱性气体氨气装置，故装置为，
故答案为：；
（3）①装置D是氨气和氧气的发生装置，故化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O；开始反应一段时间后，撤离热源反应也可以持续进行，原因为此反应为放热反应，反应放出的热量可维持反应继续进行，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$4NO+6H₂O；此反应为放热反应，反应放出的热量可维持反应继续进行；
②F中可能出现白烟，也就是形成了铵盐，故在制硝酸之前需把氨气除去，故用P₂O₅作用是干燥酸性气体和中性气体，可间接的把氨气除去；一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，故反应方程式为2NO+O₂=2NO₂，
故答案为：a；2NO+O₂=2NO₂；
（4）n（NaOH）=0.002mol/L×0.01L=2×10^-5mol，
NaOH+HNO₃=NaNO₃+H₂O，
1             1
2×10^-5    2×10^-5，则n（HNO₃）=2×10^-5mol，则c（HNO₃）=$\frac{2×1{0}^{-5}mol/L}{0.02L}$=1×10^-3mol/L，故pH=-lgc（H⁺）=-lg1×10^-3=3，
故答案为：3．

点评 本题考查硝酸的制备装置、实验装置评价与理解、氨气的性质、关键是清楚实验的目的与原理，注意固体P₂O₅作用是干燥酸性气体和中性气体，题目难度不大．