Question

Ⅰ、某学习小组探究氨的还原性及检验产物的性质，按图1装置进行实验（夹持仪器已略去）．将B处的Cr₂O₃加热至红热，再鼓入空气．

已知：无水CaCl₂可吸收氨气和水回答下列问题：
（1）B中发生反应的化学方程式是

 

．
（2）证明氨气发生了催化氧化的现象是：D广口瓶中有

 

产生．
（3）E中少量铁片以

 

（写离子符号）离子存在．
（4）若向E中缓缓通入空气（空气中氧气占l/4体积）的目的是使NO充分转化为  NO₃^-，假设产生NO的速率是V（L/s），则通入空气的速率是

 

（L/s）．
（5）整套装置F址添加一种装置后，此实验设计才较完善，请补画出F装置图（要求  注明装置中所加试剂名称）．
（6）氨作为燃料电池的燃气，电池的总反应为4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，该燃料电池以KOH溶液为电解质溶液，负极反应式为

 

Ⅱ探究甲烷与氯气反应
某同学设计如图2所示装置进行探究．反应结束后，打开旋塞．
（7）能证明甲烷与氯气确实发生了反应的现象是

 

（8）甲烷与氧气完全反应，当产生1.8g水蒸气时，放热a kJ，写出甲烷燃烧的热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：

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）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；
（3）二氧化氮和水反应会获得硝酸，少量铁和硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水；
（4）根据反应2NO+O₂=2NO₂和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO推出反应4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可判断通入空气的速率；
（5）应该在装置F中用碱性溶液来吸收生成的氮的氧化物；
（6）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应；
（7）甲烷与氯气反应生成HCl气体和氯代烷，HCl溶于水使NaCl的溶解平衡左移，析出氯化钠固体；
（8）根据一定质量的甲烷燃烧放出的热量可计算反应热，进而可写出热化学方程式．

解答： 解：（1）B中发生的反应是氨的催化氧化反应，原理方程式为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；
（2）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，即2NO+O₂=2NO₂，所以D中广口瓶中有红棕色气体产生，
故答案为：红棕色气体；
（3）在E中，生成的二氧化氮和水反应会生成硝酸，金属铁和硝酸反应方程式为Fe+4HNO3HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，故铁以Fe³⁺方式存在，
故答案为：Fe³⁺；
（4）根据反应2NO+O₂=2NO₂和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO推出反应4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，可知NO和O₂的体积之比为4：3时，完全反应生成硝酸，空气中氧气占

1

4

体积，产生NO的速率是V（L/s），所以通入空气的速率是3V（L/s），
故答案为：3V；
（5）E中铁与硝酸反应生成氮的氧化物，直接排放会污染大气，需要用NaOH溶液吸收，图为，
故答案为：；
（6）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，所以氨作为燃料电池燃气时，负极上是氨气失电子的过程，即2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；
（7）甲烷与氯气反应生成HCl气体和氯代烷，反应结束后，打开旋塞，HCl溶于水使NaCl的溶解平衡左移，析出氯化钠固体，
故答案为：有白色晶体析出；
（8）n（CH₄）=

1.8g

18g/mol

×2×

1

4

=0.05mol，放热a kJ，则1mol甲烷反应可放出20akJ热量，热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-20akJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-20akJ?mol^-1．

点评：本题是一道实验探究题目，考查学生氨气的制取和性质以及探究甲烷与氯气反应，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度不大．