Question

某学习小组为研究低价态氮元素物质的还原性，以NH₃为例设计了如图实验（夹持设备略去）

Ⅰ．检验气密性后关闭弹簧夹I打开弹簧夹Ⅱ，点燃酒精灯，铜丝红热后打开分液漏斗的活塞，A中气体进入B中时不断通入空气，反应一段时间后熄灭酒精灯．
Ⅱ．当D中有明显现象时关闭弹簧夹Ⅱ；打开弹簧夹Ⅰ
（1）能证明有氨气产生的现象是

 

；氨分子电子式为

 

．
（2）C中铜丝在熄灭酒灯后仍保持红热说明其中反应为

 

热反应（填“吸热”或“放热”NH₃在C中反应的化学方程式为

 

．
（3）D中产生红棕色气体和白烟，产生白烟的化学方程式为

 

（4）F中也产生大量白烟，写出该反应中反应物的物质的量之比n（NH₃）：n（Cl₂）=

 

（5）用化学方程式及相应理论说明A中能产生大量NH₃气体的原因

 

，比较某时刻A中分液漏斗溶液平衡常数K₁和三颈瓶中溶液的平衡常数K₂大小关系，K₁

 

K₂（填“＜”“=”“＞”）．
（6）装置中A稍有不足，应该怎样改进

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，氨气是共价化合物，原子间以共用电子对形成化学键；
（2）在催化剂、加热条件下，氨气被氧气氧化生成一氧化氮和水，氨气和氧化铜反应生成铜、氮气和水；
（3）一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵；
（4）白烟是氯化铵，根据转移电子守恒计算n（NH₃）：n（Cl₂）；
（5）氢氧根离子抑制铵根离子的水解，且温度越高，越促进氨气生成；
（6）氨气的量增大，导致压强增大，易产生安全事故．

解答： 解：（1）氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子而使溶液呈碱性，碱遇红色石蕊试纸变蓝，所以能证明有氨气产生的现象是A中湿润的红色石蕊试纸变蓝，氨气分子的电子式为，故答案为：A中湿润的红色石蕊试纸变蓝；；                        
（2）C中铜丝在熄灭酒灯后仍保持红热说明其中反应为放热反应，放出的热量使铜丝仍保持红热，在催化剂、加热条件下，氨气被氧气氧化生成一氧化氮和水，氨气和氧化铜反应生成铜、氮气和水，反应方程式为4NH₃+5O₂ 

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，2NH₃+3CuO 

催化剂 .

△

3Cu+N₂+3H₂O，
故答案为：放；4NH₃+5O₂ 

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，2NH₃+3CuO 

催化剂 .

△

3Cu+N₂+3H₂O；
（3）NO和氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，白烟是固体硝酸铵小颗粒，反应方程式为：HNO₃+NH₃=NH₄NO₃，
故答案为：HNO₃+NH₃=NH₄NO₃；
（4）白烟是氯化铵，氯气和氨气反应生成氯化铵和氮气，根据转移电子守恒得该反应方程式为：8NH₃+3Cl₂=6NH₄Cl+N₂，该反应中反应物的物质的量之比n（NH₃）：n（Cl₂）=8：3，故答案为：8：3；
（5）NH₃+H₂O?NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-△H＜0，该反应是放热反应，氢氧化钠溶解后使溶液中氢氧根离子浓度增大，平衡向逆反应方向移动，同时氢氧化钠溶解时放出热量，也使平衡向逆反应方向移动，产生大量氨气，温度越高，平衡常数越小，所以K₁＞K₂，
故答案为：NH₃+H₂O?NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-△H＜0，氢氧化钠使c（OH^-）增大，平衡逆向移动，同时氢氧化钠溶于水放出大量热，也使平衡逆向移动，产生大量氨气；＞；（6）氨气的量增大，导致压强增大，易产生安全事故，为防止产生氨气事故，装置中A装置分液漏斗与三颈瓶之间增加一气压平衡管，故答案为：装置中A装置分液漏斗与三颈瓶之间增加一气压平衡管．

点评：本题考查物质的性质、实验探究等知识点，综合性较强，难点是（4）题，会根据转移电子数相等进行计算，难度中等．