Question

4．某化学小组的同学模拟工业制硝酸设计了如图所示的装置．
已知：CaCl₂+nH₂O→CaCl₂•nH₂O；    CaCl₂+8NH₃→[Ca（NH₃）₈]Cl₂
根据题意完成下列填空：
（1）分液漏斗中氨水的浓度为9.0mol/L．现用质量分数为0.35、密度为0.88g/cm³的氨水配制9.0mol/L的氨水100mL，需要的定量仪器有a、c（选填编号）．
a．100mL容量瓶       b．10mL量筒       c．50mL量筒       d．电子天平
（2）受热时，乙中反应的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）实验开始先加热催化剂，当催化剂达红热时再打开分液漏斗活塞并移走酒精灯，可观察到的现象有：乙中Cr₂O₃仍能保持红热状态；丁的烧瓶中气体由无色转化为红棕色；试管里的石蕊试液由紫色变为红色；
（4）丙中盛放的药品为b（选填下列编号），其目的是吸收水及多余NH₃．
a．浓H₂SO₄      b．无水CaCl₂     c．碱石灰       d．无水CuSO₄
（5）丁中除了NO之外，还可能存在的气体有N₂、O₂、NO₂（N₂O₄）（填写化学式）．烧杯中可能发生的反应的化学方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O、NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）依据C=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓氨水的物质的量浓度，再根据浓氨水稀释前后溶质的物质的量不变计算；
（2）受热时，乙中为氨气和氧气在催化剂加热条件下发生反应生成一氧化氮和水；
（3）实验开始先加热催化剂，当催化剂达红热时再打开分液漏斗活塞并移走酒精灯，则生成的一氧化氮与装置的氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体，二氧化氮溶于石蕊试液生成硝酸显酸性，所以石蕊试液由紫色变为红色，据此分析；
（4）丙为固体干燥管，为了除去过量的氨气和水蒸汽，所以盛放的药品为无水CaCl₂；
（5）因为装置中含空气，一氧化氮与氧气生成二氧化氮，二氧化氮会转化成N₂O₄，所以丁中除了NO之外，还可能存在的气体有N₂、O₂、NO₂ （N₂O₄）；最终氢氧化钠是为了吸收多余的NO和NO₂尾气，据此书写方程式．

解答 解：（1）浓氨水的浓度C=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×0.88g/c{m}^{3}×35%}{17g/mol}$=18.1mol/L，浓氨水稀释前后溶质的物质的量不变，设浓氨水的体积为V，所以18.1mol/L×V=9.0mol/L×0.1L，V=0.0497L=49.7mL；所以选用100mL容量瓶和50mL量筒，
故答案为：a、c；
（2）受热时，乙中为氨气和氧气在催化剂加热条件下发生反应生成一氧化氮和水，方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）实验开始先加热催化剂，当催化剂达红热时再打开分液漏斗活塞并移走酒精灯，则生成的一氧化氮与装置的氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体，二氧化氮溶于石蕊试液生成硝酸显酸性，所以石蕊试液由紫色变为红色，所以可观察到的现象有丁的烧瓶中气体由无色转化为红棕色；试管里的石蕊试液由紫色变为红色；
故答案为：无；红棕色；由紫色变为红色；
（4）丙为固体干燥管，为了除去过量的氨气和水蒸汽，所以盛放的药品为无水CaCl₂；
故答案为：b；吸收水及多余NH₃；
（5）因为装置中含空气，一氧化氮与氧气生成二氧化氮，二氧化氮会转化成N₂O₄，所以丁中除了NO之外，还可能存在的气体有N₂、O₂、NO₂ （N₂O₄）；最终氢氧化钠是为了吸收多余的NO和NO₂尾气，所以反应方程式为2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O；NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，
故答案为：N₂、O₂、NO₂ （N₂O₄）；2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O；NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．

点评 本题考查氨气的催化氧化，题目难度中等，涉及溶液的配制，气体制备、干燥（或除杂质）、性质验证、尾气处理，掌握常见气体的制备原理和除杂是解题关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．