Question

甲、乙两化学活动小组对中学化学教材中“氨的催化氧化”进行了实验探究。

(1)甲小组设计了如图l所示的实验装置（固定装置已略去）。

①若装置A中使用的药品是NH₄HCO₃固体，则A需要的仪器有试管、导管、橡胶塞和_____（填选项序号）。

a．锥形瓶    b．酒精灯     c．烧瓶     d．蒸发皿

②装置B的作用是______________；装置D的作用是____________。

③装置C中发生反应的化学方程式为_________________。

④若A、B中药品足量，则可以观察到装置F中的实验现象是_______________。

⑤该装置存在的主要缺陷是____________________。

(2)乙小组认为可将甲小组的装置中A、B部分换成如图2所示装置（其余部分相同）进行实验。

①烧瓶中加入的是过氧化钠固体，则分液漏斗中加入的最佳试剂是______，U型管中加入试剂是______。

②实验室制备氨气的化学反应方程式是________________。

Answer

b与水和二氧化碳反应，产生C中所需的反应物氧气防止E中液体倒吸4NH3+5O2===4NO+6H2O铜片逐渐溶解，表面有气泡产生，溶液逐渐变蓝，液面上方气体逐渐变红棕色F中液体可能会倒吸，尾气产生的NO2会污染环境浓氨水碱石灰（或氢氧化钠、氯化钙）2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O

【解析】4NH3+5O24NO+6H2O，进行氨的催化氧化实验，需氨气和氧气，氨气用碳酸氢铵制备，氧气用二氧化碳与过氧化钠反应制备，氨气和氧气催化氧化需用铂粉作催化剂，一氧化氮二氧化氮都是空气污染物，所以需进行尾气吸收；
(1)①若A中使用的药品是NH4HCO3固体，加热NH4HCO3固体需要酒精灯，故答案为b；
②装置B中盛放过氧化钠，碳酸氢铵，受热分解生成NH3、CO2和H2O，过氧化钠和水反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，该反应能提供氧气，二氧化碳与过氧化钠，2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2，该反应也能提供氧气，所以装置B的作用是与水和二氧化碳反应，产生C中所需的反应物氧气，装置D作用是防止E中液体倒吸；
③NH3与过量O2在催化剂、加热条件下发生反应生成一氧化氮和水，反应方程为：4NH3+5O24NO+6H2O；
④若A、B中药品足量，则进入装置F中的气体为一氧化氮、氧气的混合气体，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，硝酸能将铜氧化，反应现象为：铜片逐渐溶解，表面有气泡产生，溶液逐渐变蓝，液面上方气体逐渐变红棕色；
⑤该装置存在的主要缺陷是，F中液体因为压强变化的关系可能会倒吸，一氧化氮以及生成的二氧化氮均有毒，应加一个尾气吸收装置；
(2)①A装置提供二氧化碳、水蒸气、氨气，装置B为干燥氨气，所以当有过氧化钠存在时需用浓氨水，省略了将二氧化碳、水蒸气转化成氧气，氨气为碱性气体，干燥氨气的物质应为碱性或中性需选用碱石灰(或氢氧化钠、氧化钙)；
②实验室利用氯化铵和硝石灰混合加热制备氨气，发生反应的化学反应方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。