Question

16．今有某学生设计的用催化氧化法制取少量HNO₃溶液的实验装置，如图所示．

请回答下列问题．
（1）写出工业合成氨的化学方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃
（2）实验室制备NH₃，下列方法中宜选用的是①③（填序号）
①固态氯化铵与熟石灰混合加热         
②固态氯化铵加热分解
③生石灰中滴加浓氨水                 
④氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热
（3）在实验过程中，移去酒精灯，Pt丝继续保持红热，由此可以判断反应为放热反应
（4）装置C中的现象是有气泡从浓H₂SO₄冒出，且集气瓶内浓H₂SO₄上部空间呈红棕色；产生此现象的原因是NO不与硫酸反应，在空气中NO与氧气反应生成红棕色的二氧化氮
（5）D中生成物质的化学式HNO₃．

Answer 1

分析 （1）氨气催化氧化生成一氧化氮气体和水，据此写出反应的化学方程式；
（2）氯化铵加热生成氨气和氯化氢，氯化氢和氨气反应生成氯化铵；氨气易溶于水，稀氨水浓度小，不能制氨气；氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热，能制得氨气但量少，不是实验室制备氨气的方法；实验室用固态氯化铵与氢氧化钙混合加热制备氨气和碱石灰中滴加浓氨水方法制氨气；
（3）氨催化氧化生成一氧化氮和水；移去酒精灯，发现铂丝还继续保持红热，说明反应是放热反应；
（4）装置C浓硫酸的作用是吸收未反应的NH₃，装置B中产生的NO通过浓硫酸时，可看到浓硫酸中有气泡冒出，同时NO在装置C的上部与O₂迅速反应生成红棕色的NO₂；
（5）NO₂与H₂O反应，生成硝酸和一氧化氮．

解答 解：（1）工业上合成氨气的化学方程式为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，
故答案为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；
（2）①固态氯化铵与熟石灰混合加热，是实验室制氨气的主要方法，故①正确；   
②固态氯化铵加热分解，成氨气和氯化氢，氯化氢和氨气反应生成氯化铵，故②错误；
③碱石灰中滴加浓氨水，也是实验室制氨气的方法之一，故③正确；           
④氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热，能制得氨气但量少，不是实验室制备氨气的方法，故④错误；
故答案为：①③；
（3）氨催化氧化生成一氧化氮和水，反应的方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，移去酒精灯，发现铂丝还继续保持红热，说明反应是放热反应，
故答案为：继续保持红热；反应为放热反应；　
（4）装置C浓硫酸的作用是吸收未反应的NH₃，由于NO不与硫酸反应，在空气中NO与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，则装置B中产生的NO通过浓硫酸时，可看到浓硫酸中有气泡冒出，同时NO在装置C的上部与O₂迅速反应生成红棕色的NO₂，
故答案为：有气泡从浓硫酸中冒出，且装置C内的上部呈红棕色；NO不与硫酸反应，在空气中NO与氧气反应生成红棕色的二氧化氮；
（5）NO₂与H₂O反应，生成硝酸和一氧化氮，反应的化学方程式为：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案为：HNO₃．

点评 本题考查制备方案的设计，题目难度中等，明确实验目的为解答关键，注意掌握氨气的制备和性质以及掌握氨的催化氧化反应和一氧化氮转化为硝酸的原理，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．