Question

氨是一种重要的化工原料。

Ⅰ、某学习小组同学设计了下图所示的实验装置(部分夹持仪器未画出)，进行氨气实验室制备且探究氨气的还原性及产物的检验。

实验现象为：黑色CuO变为红色；干燥管中无水CuSO₄粉末变为蓝色；同时生成一种无色无味无污染的气体。

（1）请写出大试管中反应的化学方程式_______________________________________。

（2）请写出氨气与CuO反应的化学方程式_________________________________________。

（3）该装置存在明显缺陷，请指出存在的问题______________________。

Ⅱ、哈伯因为将氮气和氢气在一定条件下合成氨气的成果面获得1918年诺贝尔化学奖。现将1molN₂和3molH₂充入一恒容的密闭容器中，使其在一定条件下达到平衡N₂+3H₂2NH₃，下列哪些状态一定是达到平衡的状态?（_____）

A．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变而改变的状态

B．N₂、H₂、NH₃的总物质的量不随时间改变而改变的状态

C．混合气体的密度不随时间改变而改变的状态

D．单位时间内0.1molNH₃分解的同时，有0.05molN₂生成的状态

Ⅲ、下图是一种电化学制备NH₃的装置，图中陶瓷在高温时可以传输H⁺。

（1）H⁺经质子传输陶瓷由_____________流向_______________。(选填“a”或“b”)

（2）阴极发生的电极反应为_________________________________。

Answer

2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O 3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 此装置没有尾气吸收装置 AB a b N2+6H++6e-=2NH3

【解析】

Ⅰ、 (1). 实验室用氯化铵和氢氧化钙反应生成氨气，方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O，故答案为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O ； (2). 氨气和氧化铜反应，黑色CuO变为红色说明生成铜，干燥管中无水CuSO4粉末变为蓝色，说明生成水，一种无色无味无污染的气体为氮气，所以反应方程式为：3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O，故答案为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O ； (3). 反应过程中氨气可能有剩余，此装置没有对氨气进行处理而造成污染，故答案为此装置没有尾气吸收装置； Ⅱ、对于氮气和氢气合成氨气的反应来说，A．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变而改变的状态可以说明反应到平衡，故正确；B．因为反应前后气体的物质的量改变，所以N2、H2、NH3的总物质的量不随时间改变而改变的状态可以说明反应到平衡，故正确；C．因为反应体系中的体积不变，气体总质量守恒，所以混合气体的密度不随时间改变而改变的状态不能说明反应到平衡，故错误；D．单位时间内0.1molNH3分解的同时，有0.05molN2生成的状态，都表示逆向反应，不能说明反应到平衡，故错误。故选AB。Ⅲ、（1）氮气和氢气反应生成氨气的反应中氮气化合价降低，在阴极反应，氢气化合价升高，在阳极反应，所以b为阳极，a为阴极，氢离子从阳极流向阴极，故答案为 b流向a ；（2）氮气在阴极得到电子结合氢离子生成氨气,电极反应为N2+6H++6e-=2NH3，故答案为：N2+6H++6e-=2NH3。