Question

4．根据题目要求填空：
（1）硫、氮的氧化物是主要的大气污染物，对大气的影响之一是导致酸雨．用化学方程式表示NO₂形成酸雨的原因：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2．
（2）实验室常用的几种气体发生装置如图1A、B、C所示：


?实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用B装置，反应的化学方程式是?2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；如果用C装置，通常使用的药品是浓氨水和氧化钙（或碱石灰、固体氢氧化钠等）（写名称）；?图2是某学生设计收集氨气的几种装置，其中可行的是Ⅳ．?若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能是下列气体中的C
A．CO₂　   B．NO　   C．Cl₂　    D．H₂
写出A装置中反应的离子方程式MnO₂+4H⁺+2Cl^-═Mn²⁺+Cl₂↑+2H．
（3）氢化钠（NaH）是一种还原性极强的物质，广泛应用于工业生产．
?氢化钠（NaH）中Na元素的化合价为+1，在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiCl₄）还原成金属钛，该反应的化学方程式为?TiCl₄+4NaH $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4NaCl+Ti+2H₂↑．
?NaH能与水剧烈反应：NaH+H₂O═NaOH+H₂↑，NaH与液氨（NH₃）也有类似反应，该反应的化学方程式为?NaH+NH₃═NaNH₂+H₂↑．如果有12g NaH参加此反应，则转移电子的物质的量为0.5mol

（4）用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如图3所示（热源及夹持装置均已略去）：
SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃↓+3HCl+H₂↑；H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是高温下H₂与O₂混合发生爆炸．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮与水发生反应：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO，有硝酸生成，导致形成酸雨，反应中二氧化氮既是氧化剂也是还原剂；
（2）若用B装置制取氨气，实验室一般用氯化铵和氢氧化钙固体反应，C装置是液体和固体不需要加热进行的气体制备反应装置；依据氨气密度小于空气密度，极易溶于水选择合适的收集装置；若用A装置与D装置相连制取收集X气体，制取气体的特点为：反应物为固体与液体加热，密度大于空气密度，且气体可利用浓硫酸干燥，需要尾气处理，A装置中反应是二氧化锰浓盐酸加热反应生成氯气、氯化锰和水，溶液中氯化氢和氯化锰全部电离；
（3）在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiC1₄）还原成金属钛，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平书写化学方程式；NaH与液氨（NH₃）反应生成NaNH₂和H₂，依据化学方程式定量关系结合电子守恒计算得到；
（4）SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和氢气，氢气易爆炸．

解答 解：（1）二氧化氮与水发生反应：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO，有硝酸生成，导致形成酸雨，根据N元素化合价变化，可知其氧化剂的NO₂生成NO，起还原剂的NO₂生成HNO₃，由方程式可知，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，
故答案为：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO；1：2；
（2）采用B装置制备氨气时应选择用氢氧化钙和氯化铵固体加热反应，反应方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；C装置适用于固体和液体不加热制气体，制取氨气应选择浓氨水和氧化钙或碱石灰或氢氧化钠固体；氨气密度小于空气密度，极易溶于水，应选择向下排气法收集，不能用排水法收集，收集不能用密封装置，
所以只有Ⅳ符合题意；
若用A装置与D装置相连制取收集X气体，制取气体的特点为：反应物为固体与液体加热，密度大于空气密度，且气体可利用浓硫酸干燥，需要尾气处理；
A．制取CO₂时不需要加热也不不必处理尾气，故A错误；
B．NO不能用排空气法收集，故B错误；
C．二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气，氯气密度大于空气密度，能够用浓硫酸干燥，氯气可以用氢氧化钠溶液吸收尾气，故C正确；
D．氢气密度小于空气 密度，故D错误；
A装置中反应的离子方程式 MnO₂+4H⁺+2Cl^-═Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：?2NH₄Cl+Ca（OH）₂═CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，浓氨水和氧化钙（或碱石灰、固体氢氧化钠等）；Ⅳ；C； MnO₂+4H⁺+2Cl^-═Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）在高温下氢化钠（NaH）可将四氯化钛（TiC1₄）还原成金属钛，氢元素化合价升高为+1价，钛元素化合价+4价变化为0价，则反应的化学方程式为：NaH+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+4NaCl+2H₂↑，?NaH能与水剧烈反应：NaH+H₂O═NaOH+H₂↑，NaH与液氨（NH₃）也有类似反应，该反应的化学方程式为?NaH+NH₃═NaNH₂+H₂↑，每反应1molNaH电子转移总数为1mol，如果有12g NaH物质的量=$\frac{12g}{24g/mol}$=0.5mol参加此反应，电子转移0.5mol，
故答案为：TiCl₄+4NaH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4NaCl+Ti+2H₂↑；?NaH+NH₃═NaNH₂+H₂↑；0.5；
（4）SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和氢气：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl，氢气遇氧气易爆炸，
故答案为：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃↓+H₂↑+3HCl↑；高温下H₂与O₂混合发生爆炸．

点评 本题考查了气体的实验室制备和装置的应用、物质性质、氧化还原反应概念和定量关系，明确气体制备原理是解题关键，侧重考查学生对实验知识掌握的熟练程度，题目难度中等．