Question

实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO₂)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。

(1)从如图中选择制取气体的合适装置：氮气________、氢气________。

(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________、________。

(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________(“会”或“不会”)发生倒吸，原因是_________________。

(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是________，锥形瓶中还可观察到的现象是____________________________。

(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式：_____________________________________________。

(6)反应结束后锥形瓶内的溶液含有H^＋、OH^－、______、________离子。

Answer

a b 干燥气体 控制氢气和氮气的流速的作用 不会 混合气体中含有大量难溶于水的氮气 、氢气两种气体 氨的氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生 4NH3＋5O24NO＋6H2O NH NO

【解析】

根据题中信息，本实验室用饱和氯化铵和饱和亚硝酸钠溶液共热制备氮气，用锌和稀硫酸制备氢气，根据反应物的状态和反应条件选择合适的气体发生装置。混合气在催化剂的作用下合成氨，该反应是可逆反应。氨在铂的催化下被氧化为NO，该反应是放热反应，NO可以继续与O2反应生成红棕色的NO2， NO2与水反应生成硝酸和NO。

（1）氮气实验室用饱和亚硝酸钠和饱和氯化铵溶液共热来制备，因此制取氮气的装置为a，氢气实验室用活泼金属与稀盐酸或稀硫酸来制备，不需要加热，因此制取氢气的装置为b；

（2）浓硫酸具有吸收性，干燥气体，因此装置甲作用是干燥气体，合成氨的反应是可逆反应，让原料达到最大利用，应按照反应方程式中化学计量数之比通入，因此浓硫酸的另一个作用通过观察气泡，控制氢气和氮气的流速；

（3）在装置乙中反应的气体中，有大量难溶于水的N2和H2，不会造成压强突然减小，故不会引起倒吸；

（4）此反应是NH3的催化氧化，铂丝保持红热，说明氨的催化氧化是放热反应，氨气催化氧化的反应方程式为：4NH3＋5O24NO＋6H2O，锥形瓶上方有空气，NO与氧气反应生成NO2，因此现象是有红棕色气体产生；

（5）氨气的催化氧化，氨气被氧化成NO，其反应方程式为：4NH3＋5O24NO＋6H2O；

（6）根据问题(4)的实验现象，有NO2产生，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氨气和一水合氨均可与HNO3反应，生成硝酸铵，因此溶液中含有NH4＋、NO3－。