Question

某小組同學(xué)欲探究NH₃催化氧化反應(yīng)，按圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
A、B裝置可選藥品：濃氨水、H₂O₂、蒸餾水、NaOH固體、MnO₂
（1）NH₃催化氧化的化學(xué)方程式是______．
（2）裝置B中產(chǎn)生氣體的原因有（結(jié)合化學(xué)用語解釋）______．
（3）甲乙兩同學(xué)分別按上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．一段時(shí)間后，裝置G中溶液都變成藍(lán)色．
①甲觀察到裝置F中有紅棕色氣體，生成紅棕色氣體的化學(xué)方程式是______．
②乙觀察到裝置F中只有白煙生成，白煙的成分是（寫化學(xué)式）______．
③用離子方程式解釋裝置G中溶液變成藍(lán)色的原因：______．
（4）如圖2，為幫助乙實(shí)現(xiàn)在裝置F中也觀察到紅棕色氣體，可在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)．
①甲認(rèn)為可調(diào)節(jié)K₁和K₂控制A、B裝置中的產(chǎn)氣量，應(yīng)（填“增加”或“減少”）______裝置A中的產(chǎn)氣量，或（填“增加”或“減少”）______裝置B中的產(chǎn)氣量．
②乙認(rèn)為可在裝置E、F間增加一個(gè)裝置，該裝置可以是（填序號(hào)）______．
（5）為實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)，也可用圖3所示的裝置替換上述
裝置中虛線框部分，化合物X為______． NH₄HCO₃的作用是______．

Answer 1

解：（1）氨的催化氧化反應(yīng)，氨氣中-3價(jià)的氮被氧氣氧化成顯+2價(jià)的一氧化氮，化學(xué)反應(yīng)方程式為：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，
故答案為：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（2）B裝置是氨水滴入到氫氧化鈉固體上，NaOH固體溶于水放出大量熱，氨氣在溫度高的情況下溶解度小，在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡向左移動(dòng)；加入NaOH固體，氫氧化鈉電離出氫氧根離子，OH^-濃度增加，平衡向左移動(dòng)，
故答案為：在氨水中存在平衡：NH₃+H₂O?NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，加入NaOH固體，OH^-濃度增加，平衡向左移動(dòng)，NaOH固體溶于水放出大量熱，均有利于NH₃逸出；
（3）①氨氣發(fā)生了催化氧化的產(chǎn)物一氧化氮，一氧化氮極易和氧氣化合為二氧化氮，即2NO+O₂=2NO₂；所以裝置F中有紅棕色氣體產(chǎn)生，
故答案為：2NO+O₂═2NO₂；
②乙觀察到裝置F中只有白煙生成，白煙是由于氨氣和硝酸反應(yīng)NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，生成了白色的NH₄NO₃固體，
故答案為：NH₄NO₃；
③在裝置G中，生成的二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，化學(xué)方程式為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，獲得硝酸，金屬銅和硝酸反應(yīng)，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O實(shí)質(zhì)是：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）①為了氧化氨氣，氧氣需過量，需增加氧氣的量，減少氨氣的量，A為制氧氣的裝置，增加A中氧氣的量，裝置A中的產(chǎn)氣量，裝置B中的產(chǎn)氣量，
故答案為：增加； 減少；
②E裝置是氨氣的催化氧化裝置，從裝置中出來的氣體中有氧氣和氨氣和一氧化氮和水蒸氣，因4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃，NH₃+HNO₃=NH₄NO₃，所以避免F中生成硝酸銨，實(shí)現(xiàn)在F中看到紅棕色的二氧化氮，需除去水或氨氣，需在裝置E、F間增加一個(gè)裝置，該裝置可以將氨氣或水除去，a堿石灰吸收水蒸氣，可以通過防倒吸的b裝置吸收氨氣，可以通過濃硫酸吸收氨氣和水蒸氣，實(shí)現(xiàn)在F中看到紅棕色的二氧化氮，需選abc，
故答案為：abc；
（5）為實(shí)現(xiàn)2NO+O₂═2NO₂該反應(yīng)，須生成氧氣，碳酸氫銨受熱分解生成氨氣和水和二氧化碳，放出的CO₂和H₂O與Na₂O₂反應(yīng)生成O₂，
故答案為：Na₂O₂；NH₄HCO₃分解放出NH₃；同時(shí)放出的CO₂和H₂O與Na₂O₂反應(yīng)生成O₂；
分析：（1）氨的催化氧化產(chǎn)物是一氧化氮和水，據(jù)此來書寫反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素解答；
（3）①氨氣發(fā)生了催化氧化的產(chǎn)物一氧化氮極易和氧氣化合為二氧化氮；
②氨氣和硝酸反應(yīng)生成硝酸銨；
③二氧化氮和水反應(yīng)獲得硝酸，銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水；
（4）①為了氧化氨氣，氧氣需過量，需增加氧氣的量，減少氨氣的量；
②在F中看到紅棕色的二氧化氮，避免生成硝酸銨，需不買呢生成硝酸，需除去水或氨氣，在裝置E、F間增加一個(gè)裝置，該裝置可以是將氨氣或水除去，剩下一氧化氮和未反應(yīng)的氧氣；
（5）根據(jù)反應(yīng)須制取氧氣，可根據(jù)可選的藥品結(jié)合裝置解答；
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了氨氣的催化氧化，解答須掌握該反應(yīng)的原理和相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，題目難度中等．