题目内容

【题目】某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应,按下图装置进行实验。A、B装置可选用的药品:浓氨水、H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。

(1)NH3催化氧化的化学方程式是__________。

(2)甲、乙两同学分别按上图装置进行实验。一段时间后,装置G中的溶液都变成蓝色。

①甲观察到装置F中有红棕色气体,生成红棕色气体的化学方程式是__________。

②乙观察到装置F中只有白烟生成,白烟的成分是__________(填化学式)。

③用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因:__________。

(3)为帮助乙实现在装置F中也观察到红棕色气体,可在原实验的基础上进行改进:

①甲认为可调节K1和K2控制A、B装置中的产气量,应__________(填“增加”或“减少”)装置A中的产气量,或__________(填“增加”或“减少”)装置B中的产气量。

②乙认为可在装置E、F间增加置,该装置可以是__________(填字母序号)。

(4)为实现该反应,也可用下图所示的装置替换题.给装置中虚线框部分,

化合物X为__________。NH4HCO3的作用是__________。

【答案】4NH3+5O24NO+6H2O2NO + O22NO2NH4NO33Cu + 8H+ +2NO3- =3Cu2++2NO↑ +4H2O增加减少abcNa2O2NH4HCO3受热分解放出NH3;同时放出的CO2 和H2O分别与Na2O2反应生成O2

【解析】

(1)氨的催化氧化反应,氨气中-3价的氮被氧气氧化成显+2价的一氧化氮,化学反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,故答案为:4NH3+5O24NO+6H2O;
(2)①氨气发生了催化氧化的产物一氧化氮,一氧化氮极易和氧气化合为二氧化氮,即2NO+O2=2NO2;所以装置F中有红棕色气体产生,故答案为:2NO+O2═2NO2;
②乙观察到装置F中只有白烟生成,白烟是由于氨气和硝酸反应NH3+HNO3=NH4NO3,生成了白色的NH4NO3固体,故答案为:NH4NO3;
③在装置G中,生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,化学方程式为:3NO2+H2O═2HNO3+NO,获得硝酸,金属铜和硝酸反应,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O实质是:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,故答案为:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)①为了充分氧化氨气,氧气需过量,故需增加氧气的量或减少氨气的量。由气体的干燥装置可知,A为制氧气的装置、B为制取氨气的装置,故可增加装置A中的产气量或减少装置B中的产气量,故答案为:增加; 减少;
②E装置是氨气的催化氧化装置,从装置中出来的气体中有氧气和氨气和一氧化氮和水蒸气,因4NO+2H2O+3O2=4HNO3,NH3+HNO3=NH4NO3,所以避免F中生成硝酸铵,实现在F中看到红棕色的二氧化氮,需除去水或氨气,需在装置E、F间增加一个装置,该装置可以将氨气或水除去,a碱石灰吸收水蒸气,可以通过防倒吸的b装置吸收氨气,可以通过浓硫酸吸收氨气和水蒸气,实现在F中看到红棕色的二氧化氮,需选abc,故答案为:abc;
(4)为实现2NO+O2═2NO2该反应,须生成氧气,碳酸氢铵受热分解生成氨气和水和二氧化碳,放出的CO2和H2O与Na2O2反应生成O2,则X为Na2O2,故答案为:Na2O2、NH4HCO3受热分解放出NH3;同时放出的CO2 和H2O分别与Na2O2反应生成O2。

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