Question

某小组同学欲探究NH₃的催化氧化反应，按下图装置进行实验。A、B装置可选用的药品:浓氨水、H₂O₂溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO₂。

（1）NH₃催化氧化的化学方程式是__________。

（2）甲、乙两同学分别按上图装置进行实验。一段时间后，装置G中的溶液都变成蓝色。

①甲观察到装置F中有红棕色气体，生成红棕色气体的化学方程式是__________ 。

②乙观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是__________(填化学式)。

③用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因:__________。

（3）为帮助乙实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进:

①甲认为可调节K₁和K₂控制A、B装置中的产气量，应__________(填“增加”或“减少”)装置A中的产气量，或__________(填“增加”或“减少”)装置B中的产气量。

②乙认为可在装置E、F间增加置，该装置可以是__________(填字母序号)。

（4）为实现该反应，也可用下图所示的装置替换题.给装置中虚线框部分，

化合物X为__________。NH₄HCO₃的作用是__________。

Answer

4NH3+5O24NO+6H2O 2NO + O22NO2 NH4NO3 3Cu + 8H+ +2NO3- =3Cu2++2NO↑ +4H2O 增加 减少 abc Na2O2 NH4HCO3受热分解放出NH3；同时放出的CO2 和H2O分别与Na2O2反应生成O2

【解析】

（1）氨的催化氧化反应，氨气中-3价的氮被氧气氧化成显+2价的一氧化氮，化学反应方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，故答案为4NH3+5O24NO+6H2O；
（2）①氨气发生了催化氧化的产物一氧化氮，一氧化氮极易和氧气化合为二氧化氮，即2NO+O2=2NO2；所以装置F中有红棕色气体产生，故答案为2NO+O2═2NO2；
②乙观察到装置F中只有白烟生成，白烟是由于氨气和硝酸反应NH3+HNO3=NH4NO3，生成了白色的NH4NO3固体，故答案为NH4NO3；
③在装置G中，生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为：3NO2+H2O═2HNO3+NO，获得硝酸，金属铜和硝酸反应，3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O实质是：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，故答案为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
（3）①为了充分氧化氨气，氧气需过量，故需增加氧气的量或减少氨气的量。由气体的干燥装置可知，A为制氧气的装置、B为制取氨气的装置，故可增加装置A中的产气量或减少装置B中的产气量，故答案为增加； 减少；
②E装置是氨气的催化氧化装置，从装置中出来的气体中有氧气和氨气和一氧化氮和水蒸气，因4NO+2H2O+3O2=4HNO3，NH3+HNO3=NH4NO3，所以避免F中生成硝酸铵，实现在F中看到红棕色的二氧化氮，需除去水或氨气，需在装置E、F间增加一个装置，该装置可以将氨气或水除去，a碱石灰吸收水蒸气，可以通过防倒吸的b装置吸收氨气，可以通过浓硫酸吸收氨气和水蒸气，实现在F中看到红棕色的二氧化氮，需选abc，故答案为abc；
（4）为实现2NO+O2═2NO2该反应，须生成氧气，碳酸氢铵受热分解生成氨气和水和二氧化碳，放出的CO2和H2O与Na2O2反应生成O2，则X为Na2O2，故答案为Na2O2、NH4HCO3受热分解放出NH3；同时放出的CO2 和H2O分别与Na2O2反应生成O2。