Question

(20分)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的转化过程如下图所示。

甲、乙两同学分别按下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）仪器a的名称是____，装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为___________________。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_________(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，他认为成功模拟了过程Ⅱ的反应，原因是其观察到__________(填支持其观点的实验现象)；甲同学进行的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_____________，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______L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)；从所得CuSO₄溶液中得到CuSO₄·5H₂O晶体的法是将溶液____、____、过滤、洗涤、干燥。

（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_____(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______________。

Answer

（1）（6分）长颈漏斗；2H2O22H2O+O2↑；d

（2）（10分）（G处圆底烧瓶中）有红棕色气体产生；3Cu+ 8H++2NO3-=3Cu2+ +2NO↑+4H2O；

2.24；蒸发浓缩（或加热浓缩）；冷却结晶

（3）（2分）a （4）（2分）缺少尾气处理装置

【解析】

试题分析：（1）根据仪器a的构造特点判断仪器a的名称是长颈漏斗；氨气的干燥用碱石灰，应放在干燥管中，故装置B、D的作用是制取纯净、干燥的氨气，装置A、C的作用是制取纯净、干燥的氧气，装置A为固液不加热制备气体的装置，结合题给试剂判断装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑；装置E有多种作用，如使氨气和氧气充分混合，通过观察产生气泡的速率控制通入氨气和氧气的体积比，平衡装置内的压强，但氨气极易溶于水，锥形瓶内液体不应是饱和食盐水，选d。（2）分析甲同学的实验方案，反应一段时间后，一氧化氮与氧气反应生成红棕色的二氧化氮，原因是其观察到（G处圆底烧瓶中）有红棕色气体产生；将甲同学进行的实验中产生的气体持续通入装置铜和稀硫酸的混合物中，一段时间后，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；由反应方程式知若制得纯净的CuSO4溶液，硫酸和硝酸的物质的量之比为3:2，n(H2SO4)=0.15L×1mol/L=0.15mol，则需硝酸的物质的量为0.1mol，又氨气按I→Ⅱ→III的顺序完全转化为硝酸，根据氮原子守恒，理论上所需氨气的物质的量为0.1mol，在标准状况下的体积为2.24L；从所得CuSO4溶液中得到CuSO4·5H2O晶体的法是将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。（3）甲同学操作使G处圆底烧瓶中含有硝酸蒸气，若要制得硝酸铵，应再通入一定量的氨气，操作为关闭K3并熄灭酒精灯，选a；（4）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。

考点：考查含氮化合物的性质和相互转化关系，实验方案的分析评价，化学实验基本操作。