题目内容
15．某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程，NH3的转化过程如图所示．
甲、乙两同学分别按如图所示装置进行实验．
用于A、B装置中的可选药品：浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2
①装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$ 2H2O+O2↑．装置E有多种作用，下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中，不正确的是d（填下列序号字母）．
a．使氨气和氧气充分混合 b．控制通入氨气和氧气的体积比
c．平衡装置内的压强 d．锥形瓶内液体是饱和食盐水
②甲同学先点燃酒精灯，再打开K1、K2、K3、K4，反应一段时间后，成功模拟了反应过程，并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后，H中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，若制得的氨气仅按I→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸，欲使H装置中所得溶液为纯净的CuSO4溶液（忽略Cu2+的水解），理论上所需氨气在标准状况下的体积为2.24L（假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置）；
③乙同学为模拟过程Ⅳ的反应，在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作，使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，你认为这项操作是a（填下列序号字母）．
a．关闭K3并熄灭酒精灯
b．关闭K4并熄灭酒精灯
c．关闭K3、K4并熄灭酒精灯
④丙同学认为该系列实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为该设计缺陷是缺少尾气处理装置．
分析 NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程，氨气的催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和空气中氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，氨气和硝酸反应生成硝酸铵，装置图中A、B分别用于制备氧气和氨气，由装置可知A应用于制备氧气，C为干燥装置，可为浓硫酸，B为制备氨气装置，可用浓氨水和NaOH固体制备，D为干燥氨气装置，在F中发生氧化还原反应生成NO，G中可生成二氧化氮气体，二氧化氮和水在H中反应生成硝酸，可氧化铜，生成的NO不能直接排放到空气中，应有尾气处理装置．
①由装置图可知装置A用于制备氧气，可由过氧化氢在二氧化锰催化作用下制备，E可用于混合物氧气和氨气，因氨气易溶于水，注意不能用水溶液；
②成功模拟了过程Ⅱ的反应，说明生成二氧化氮气体，颜色为红棕色，H中的溶液变成蓝色，说明硝酸氧化铜生成铜离子，欲使H装置中所得溶液为纯净的CuSO4溶液，根据硫酸的物质的量可确定被氧化的铜的物质的量，结合N原子守恒计算消耗硝酸的物质的量，进而计算氨气的物质的量和体积；
（3）使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，应通入氨气和硝酸反应；
（4）装置缺少尾气处理．
解答 解：装置图中A、B分别用于制备氧气和氨气，由装置可知A应用于制备氧气，C为干燥装置，可为浓硫酸，B为制备氨气装置，可用浓氨水和NaOH固体制备，D为干燥氨气装置，在F中发生氧化还原反应生成NO，G中可生成二氧化氮气体，二氧化氮和水在H中反应生成硝酸，可氧化铜，生成的NO不能直接排放到空气中，应有尾气处理装置．
①由装置图可知装置A用于制备氧气，可由过氧化氢在二氧化锰催化作用下制备，反应的方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑，E可用于混合物氧气和氨气，控制通入氨气和氧气的体积比、平衡装置内的压强，因氨气易溶于水，则不能用水溶液，故d错误，
故答案为：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑；d；
②成功模拟了过程Ⅱ的反应，说明生成二氧化氮气体，颜色为红棕色，H中的溶液变成蓝色，说明硝酸氧化铜生成铜离子，反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，n（H2SO4）=0.15L×1mol/L=0.15mol，则n（CuSO4）=0.15mol，需要0.15molCu，则由3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知需要0.1molHNO3，由N原子守恒可知需要0.1mol氨气，体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；2.24L；
（3）使G处圆底烧瓶中产生大量白烟，应通入氨气和硝酸反应，因A制备氧气，B制备氨气，则关闭K3并熄灭酒精灯，故答案为：a；
（4）最后生成的NO不能直接排放到空气中，为防止污染空气，应有尾气处理装置，故答案为：缺少尾气处理装置．
点评 本题考查了氨气制备及化学性质，为高考常见题型，题目难度中等，注意掌握氨气的制备原理及具有的化学性质，根据题干信息明确实验目的及反应原理为解答关键，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验能力．
G的合成路线如图：
| A． | 二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物 | |
| B． | 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 | |
| C． | 二氧化碳通入水玻璃可以得到硅酸 | |
| D． | 因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强 |
物质A是由A元素组成的单质，将其在酒精灯火焰上灼烧，火焰为黄色，B，C，D是含有A元素的三种不同化合物，A、B、C、D按图关系进行转化：| 弱酸 | CH3COOH | H2CO3 | HNO2 |
| 电离常数 | K=1.8×10-5 | K=4.3×10-7 K=5.6×10-11 | K=5.0×10-4 |
（1）25℃时，0.10mol•L-1Na2CO3 溶液的pH=11，则溶液中由水电离出的c（OH-）10-3；
（2）常温下，将20mL 0.10mol•L-1CH3COOH溶液和20mL 0.10mol•L-1HNO2 溶液分别与20mL 0.10mol•L-1NaHCO3 溶液混合（混合后溶液体积变化忽略不计）．
①反应开始时，v（CH3COOH ）＜ v（HNO2）（填“＞”、“＜”或“：”），原因是K（HNO2）＞K（CH3COOH），说明HNO2 的酸性强，等物质的量浓度的HNO2 溶液和CH3COOH溶液相 比较，HNO2 溶液的c（H+）大，与NaHCO3 溶液的反应速率较快；
②充分反应后．两溶液中c（CH3COO-）＜ c（NO2-）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）25°C时，向CH3COOH溶液中加入一定量的NaHCO3，所得混合液的pH=6，则混合液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18；
（4）常温下，下列方法可以使0.1mol•L-1CH3COOH的电离程度增大的是
a．加入少量的稀盐酸 b．加热溶液 c．加水稀释 d．加入少量冰醋酸
（5）PbSO4难溶于水却可溶于醋酸，你认为可能的原因是②③．
①因醋酸是弱酸，故反应可进行 ②醋酸铅是弱电解质 ③醋酸铅在水中形成电离平衡时的c（Pb2+）小于PbSO4的溶解平衡的c（Pb2+）
| A． | 还原剂是HCl，氧化剂是MnO2 | |
| B． | 每消耗1mol MnO2，转移电子的物质的量为2 mol | |
| C． | 每转移1mol电子，则可以制得标况下Cl2 22.4L | |
| D． | 生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质 |