Question

如图所示“合成氨”的演示实验(夹持仪器均已省略)。在Y形管的一侧用Zn粒和稀H₂SO₄反应制取H₂，另一侧用NaNO₂固体和NH₄Cl饱和溶液反应制取N₂，N₂和H₂混合后通过还原铁粉来合成NH₃，再将产生的气体通入酚酞试液中，若酚酞试液变红，则说明产生了氨气。

某课外活动小组通过查阅资料和多次实验，得到了如下信息：

信息一：NaNO₂固体和饱和NH₄Cl溶液混合加热的过程中发生如下反应：

①NaNO₂＋NH₄Cl NH₄NO₂＋NaCl

②NH₄NO₂NH₃↑＋HNO₂

③2HNO₂N₂O₃↑＋H₂O

④2NH₃＋N₂O₃2N₂＋3H₂O

信息二：查阅资料，不同体积比的N₂、H₂混合气体在相同实验条件下合成氨，使酚酞试液变红所需要的时间如下：

N2和H2的体积比	5∶1	3∶1	1∶1	1∶3	1∶5
酚酞变红色所需时间/min	8～9	7～8	6～7	3～4	9～10

据此回答下列问题：

(1)Y形管左侧管中发生反应的离子方程式________________________。

(2)铁粉撒在石棉绒上的目的是_________________________________

(3)课外活动小组的同学们认为，该实验中即使酚酞变红也不能说明N₂和H₂反应合成了NH₃，得出此结论的理由是________________________。

请你另设计一个简单的实验验证你的理由____________________。欲解决这一问题，可以选用下图中的________装置连接在原装置中的________和________之间。

(4)在上述实验过程中，为尽快观察到酚酞试液变红的实验现象，应该控制N₂和H₂的体积比为________比较适宜；但该装置还难以实现此目的，原因是______________________________________。

(5)实验过程中通入试管C中的气体成分有________。

Answer

(1)Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑

(2)增大混合气体与催化剂的接触面积，使反应进行得更快

(3)从分步反应可知，产生N2的过程中，有可能直接产生氨气 将混合加热产生的气体直接通入酚酞试液，若试液变红，则说明理由成立；否则，说明理由不成立 ③ A B

(4)1∶3 无法控制通入B中N2和H2的体积比

(5)NH3、N2、H2

【解析】(1)根据Y形管右侧管需加热，说明右侧管反应制取N2，左侧管反应制取H2。(2)铁粉撒在石棉绒上的目的是增大与混合气体的接触面积，从而提高催化效率，增大反应速率。(3)因为NH4NO2分解可产生NH3，所以不能证明N2和H2反应生成了NH3。直接将Y形管中混合气体通入酚酞试液，若试液变红，则理由成立，否则理由不成立。在A、B之间加一个除NH3的装置，排除了NH3的干扰。(4)由表可知V(N2)∶V(H2)＝1∶3时，反应最快，在Y形管中，无法控制气体的体积。(5)气体成分中有生成的NH3，同时还有未反应的N2、H2。