- 氮在自然界的循环
- 共116题
某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计：
（1）甲同学拟用浓氨水和固体NaOH制取NH3，并用图Ⅰ装置作为NH3的气体发生装置．
写出固体NaOH的作用：______．
（2）乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气，并确保不污染环境．请你根据其设想回答：
①若用排空气法收集NH3，请在图Ⅱ的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置，标出所用的试剂（自选）名称．
②若用排液取气法收集NH3，可选用的试剂是______（填序号）
A．H2O B．浓H2SO4 C．CCl4 D．饱和NaCl溶液．
正确答案
解：（1）NaOH溶于水放出热量，故致使溶于水的氨气溶解度降低，从而逸出，故答案为：NaOH溶于水放出热量，致使氨气的溶解度降低从溶液中逸出；
（2）①氨气的密度比空气小，所以应该用向下排空气法收集，所以瓶口向上来收集时应短进长出，氨气逸出会造成大气污染，利用氢氧化钠吸收尾气，
答：气体收集装置和尾气吸收装置为
②氨气易溶于H2O、浓硫酸、饱和NaCl溶液，所以用排液法收集NH3只能选择CCl4，故答案为：C．
解析
解：（1）NaOH溶于水放出热量，故致使溶于水的氨气溶解度降低，从而逸出，故答案为：NaOH溶于水放出热量，致使氨气的溶解度降低从溶液中逸出；
（2）①氨气的密度比空气小，所以应该用向下排空气法收集，所以瓶口向上来收集时应短进长出，氨气逸出会造成大气污染，利用氢氧化钠吸收尾气，
答：气体收集装置和尾气吸收装置为
②氨气易溶于H2O、浓硫酸、饱和NaCl溶液，所以用排液法收集NH3只能选择CCl4，故答案为：C．
NH3在催化剂存在时能还原NOx为N2和H2O，这是目前国外硝酸厂进行尾气治理所普遍采用的一种方法．下图是某校化学兴趣小组设计的模拟氨气还原NO的装置．
回答下列问题：
（1）若制取氨气用A装置，则发生反应的化学方程式为______．若用B装置制取氨气，则分液漏斗和锥形瓶中盛放的药品分别是______．
（2）若制取NO用图C装置，则制取NO的离子方程式为______，用可抽动的铜丝其优点是______．
（3）装置⑦的作用可能是______．
（4）活性亚铬酸铜（可写成xCuO•yCr2O3的形式，x、y为正整数）是氨气还原NO催化剂．已知CuNH4（OH）CrO4在295℃分解生成活性亚铬酸铜催化剂、一种无毒气体及水，写出该反应的化学方程式______．
（5）若进入装置⑤的NO共2688mL（已折算为标准状况，下同），氨气过量，最后收集到标准状况下2016mL N2，则NO的转化率为______．
正确答案
解：（1）在加热条件下，实验室常用氯化铵和氢氧化钙反应制备氨气，同时生产氯化钙和水，方程式为2
NH4Cl+Ca（OH）2
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2
（2）铜和稀硝酸反应生产硝酸铜和一氧化氮，离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，用可抽动的铜丝易于控制反应，操作方便并能节约药品，
故答案为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；反应可以随时关停、操作方便、反复使用、节约药品；
（3）一氧化氮与二价铁形成配位键，溶液中淡绿色的二价铁变成棕色的一氧化氮配合物，反应为Fe2++NO=Fe（NO）2+，故答案为：吸收未反应的NO；
（4）CuNH4（OH）CrO4在295℃分解生成活性亚铬酸铜催化剂、一种无毒气体及水，产物中无毒气体为氮气，反应方程式为2Cu（OH）NH4CrO4
故答案为：2Cu（OH）NH4CrO4
（5）根据反应6NO+4NH3═5N2+6H2O计算，在一定条件下气体的体积之比等于物质的量之比，
6NO+4NH3═5N2+6H2O
6ml 5ml
V 2016ml
V=
故答案为：90%．
解析
解：（1）在加热条件下，实验室常用氯化铵和氢氧化钙反应制备氨气，同时生产氯化钙和水，方程式为2
NH4Cl+Ca（OH）2
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2
（2）铜和稀硝酸反应生产硝酸铜和一氧化氮，离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，用可抽动的铜丝易于控制反应，操作方便并能节约药品，
故答案为：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；反应可以随时关停、操作方便、反复使用、节约药品；
（3）一氧化氮与二价铁形成配位键，溶液中淡绿色的二价铁变成棕色的一氧化氮配合物，反应为Fe2++NO=Fe（NO）2+，故答案为：吸收未反应的NO；
（4）CuNH4（OH）CrO4在295℃分解生成活性亚铬酸铜催化剂、一种无毒气体及水，产物中无毒气体为氮气，反应方程式为2Cu（OH）NH4CrO4
故答案为：2Cu（OH）NH4CrO4
（5）根据反应6NO+4NH3═5N2+6H2O计算，在一定条件下气体的体积之比等于物质的量之比，
6NO+4NH3═5N2+6H2O
6ml 5ml
V 2016ml
V=
故答案为：90%．
某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨的性质讨论：运用类比的思想，既然氨气具有还原性，能否像H2那样还原CuO呢？他们设计实验制取氨气并探究上述问题．请你参与该小组的活动并完成下列研究：
（一）制取氨气
（1）写出实验制取氨气的化学方程式______
（2）在实验室中，还可以用浓氨水与______（填写一种试剂）快速制取少量氨气；
（二）该小组中某同学设计了下列所示的实验装置（夹持及尾气入理装置未画出），探究氨气的还原性：
（1）该装置在设计上有一定缺陷，为保证实验结果的准确性，对该装置的改进措施是______
（2）利用改进后的装置进行实验，观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝色，同时生成一种无污染的气体．写出氨气与CuO反应的化学方程式______
（三）问题讨论
（1）有同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O．已知：Cu2O是种碱性氧化物；在酸性溶液中，Cu+的稳定性比Cu2+差
（Cu+ 
（2）在解决了问题（1）后，又有同学提出：Cu2O与CuO的热稳定性哪个更强？于是他们进行了如下实验：取98g Cu（OH）2固体，加热至80℃～100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变为红色粉末A．冷却后称量，A的质量为72g．据此可推得，A的化学式为______．由此，得到的结论是
______．
正确答案
解：（一）（1）实验室用氯化铵和消石灰反应制备氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2 
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2 
（2）用浓氨水与NaOH固体或生石灰或碱石灰等混合可以迅速制备少量氨气，故答案为：NaOH固体或生石灰或碱石灰等；
（二）（1）氯化铵和消石灰反应生成氨气和水，氨气和CuO反应前应先干燥，故答案为：在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管；
（2）CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝色，同时生成一种无污染的气体，说明生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为3CuO+2NH3
故答案为：3CuO+2NH3
（三）（1）由题中信息可知，Cu2O是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu+的稳定性比Cu2+差（2Cu+=Cu+Cu2+），则将Cu2O加入硫酸中发生：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，可观察到溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O，反之则没有，故答案为：取少许样品，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O，反之则没有；
（2）取98g Cu（OH）2固体，即n（ Cu（OH）2）=1mol，加热至80℃～100℃时，得到黑色固体粉末，该黑色粉末为CuO，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变为红色粉末A，则A为Cu2O，根据反应2Cu（OH）2
解析
解：（一）（1）实验室用氯化铵和消石灰反应制备氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2
（2）用浓氨水与NaOH固体或生石灰或碱石灰等混合可以迅速制备少量氨气，故答案为：NaOH固体或生石灰或碱石灰等；
（二）（1）氯化铵和消石灰反应生成氨气和水，氨气和CuO反应前应先干燥，故答案为：在装置A与B之间增加装有碱石灰的干燥管；
（2）CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝色，同时生成一种无污染的气体，说明生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为3CuO+2NH3
故答案为：3CuO+2NH3
（三）（1）由题中信息可知，Cu2O是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu+的稳定性比Cu2+差（2Cu+=Cu+Cu2+），则将Cu2O加入硫酸中发生：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，可观察到溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O，反之则没有，故答案为：取少许样品，加入稀硫酸，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有Cu2O，反之则没有；
（2）取98g Cu（OH）2固体，即n（ Cu（OH）2）=1mol，加热至80℃～100℃时，得到黑色固体粉末，该黑色粉末为CuO，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变为红色粉末A，则A为Cu2O，根据反应2Cu（OH）2
某校化学小组学生设计如下装置（图中铁夹等夹持装置已略去）进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验．
查阅资料显示：（i） 氨气在空气中不能燃烧，却能在纯氧中安静燃烧
（ii） CaCl2+8NH3=CaCl2•8NH3
（1）用装置A制取纯净、干燥的氨气，大试管内碳酸盐的化学式是______；碱石灰的作用是______．
（2）将产生的氨气与过量的氧气通到装置B（催化剂为铂石棉）中，用酒精喷灯加热：
氨催化氧化的化学方程式是______，试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是______．
（3）将过量的氧气与A产生的氨气分别从a、b两管进气口通入到装置C中，并在b管上端点燃氨气：
①两气体通入的先后顺序是______，其理由是______．
②1mol氨气在氧气中充分燃烧生成氮气和水蒸气，放出QkJ的热量，请写出该反应的热化学方程式______．
正确答案
解：（1）碳酸盐加热分解能产生NH3，只有（NH4）2CO3或NH4HCO3，其分解产生的混合气体通过碱石灰后，CO2和H2O被吸收，可得到纯净的NH3，
故答案为：（NH4）2CO3 或NH4HCO3； 吸收水和二氧化碳；
（2）NH3与过量O2在催化剂、加热条件下发生反应：4NH3+5O2
故答案为：4NH3+5O2
（3）①由于装置C上端开口，要点燃NH3，须先通入O2，后通入NH3，因为若先通入NH3，NH3在空气中不能点燃，NH3逸出会造成污染，
故答案为：先通O2，后通NH3；若先通NH3，氨气在空气中不能燃烧，逸出造成环境污染；
②氨气在氧气中充分燃烧生成氮气和水蒸气，4mol氨气发生此反应时放出4QkJ的热量，因此热化学方程式为4NH3（g）+3O2 （g）=2N2（g）+6H2O（g）△H=-4QkJ/mol，
故答案为：4NH3（g）+3O2 （g）=2N2（g）+6H2O（g）△H=-4QkJ/mol．
解析
解：（1）碳酸盐加热分解能产生NH3，只有（NH4）2CO3或NH4HCO3，其分解产生的混合气体通过碱石灰后，CO2和H2O被吸收，可得到纯净的NH3，
故答案为：（NH4）2CO3 或NH4HCO3； 吸收水和二氧化碳；
（2）NH3与过量O2在催化剂、加热条件下发生反应：4NH3+5O2
故答案为：4NH3+5O2
（3）①由于装置C上端开口，要点燃NH3，须先通入O2，后通入NH3，因为若先通入NH3，NH3在空气中不能点燃，NH3逸出会造成污染，
故答案为：先通O2，后通NH3；若先通NH3，氨气在空气中不能燃烧，逸出造成环境污染；
②氨气在氧气中充分燃烧生成氮气和水蒸气，4mol氨气发生此反应时放出4QkJ的热量，因此热化学方程式为4NH3（g）+3O2 （g）=2N2（g）+6H2O（g）△H=-4QkJ/mol，
故答案为：4NH3（g）+3O2 （g）=2N2（g）+6H2O（g）△H=-4QkJ/mol．
实验题：
I、下列方法适用于实验室中制备氨气的是______
a、固态氯化铵加热分解 b、向固体氢氧化钠中滴加浓氨水
c、氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 d、固体氯化铵与氢氧化钙固体混合加热
II、为了在实验室中利用工业原料制各少量氨气，有人设计了如图所示的装置（图中夹持装置均已略去）．
实验操作如下：
①检查装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e．在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量的稀硫酸．打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气产生．在F出口处收集到氢气并检验其纯度．
②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶c，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示．氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭．
③用酒精灯加热反应管E，继续通入氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红．
请回答下列问题：
（1）写出反应管E中发生反应的化学方程式______用方程式解释F中溶液变红的原因______
（2）C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象为______，防止了实验装置中压强过大．此时再打开弹簧夹b的原因是______，C中气体的主要成分为．______．
（3）为什么用酒精灯加热反应管E-段时间后再打开弹簧夹b______
（4）为什么F装置不用防倒吸的装置______．
正确答案
bd
N2+3H2
NH3•H2O⇌NH4++OH-
试管内液面下降，长颈漏斗中液面上升，直到试管内液面和锌离分离
使气体进入反应管E，并保证氢气含量较多，提高氮气的转化率
氮气和氢气
升高催化剂的温度，使催化剂达到最佳活性温度，以提高反应速率
该反应是可逆反应，在该反应条件下，生成的氨气含量较少，在进入F装置的气体中含有较多难溶性的气体，所以不易产生倒吸
解析
解：Ⅰ、（1）a、固态氯化铵加热分解成氨气和氯化氢，但氨气和氯化氢一冷却马上又可以化合成氯化铵，这个方案很难制氨气，故a错误；
b、向固体氢氧化钠中滴加浓氨水，氢氧化钠吸水，放出大量热，促进NH3•H2O的分解及NH3的挥发逸出，故b正确；
c、氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热反应太剧烈并且生成的氨气极易溶于水，不易收集氨气，故c错误；
d、固体氯化铵与氢氧化钙固体混合加热可以制取氨气，反应的化学方程式为：2NH4Cl+Ca（OH）2
故选bd；
Ⅱ、实验步骤：①完成这一步后，相当于先在整个装置中通入了氢气，先把装置中的空气进行了排除，使氢气与氨气的反应更安全．②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示．氢气继续在瓶内燃烧，此时消耗的是无底细口瓶C中的氧气，几分钟后火焰因缺氧而熄灭；③步先点燃E处酒精灯，只是为了先给催化剂升温，因为催化剂也只有在适宜的温度下才能发挥最大的活性，对于铁触媒来说，温度应该为500℃，在这同时，继续通入氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，此时两种气体也混合的很均匀了，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，在这个地方氮气跟氢气进行反应生成氨气，但是这个反应是可逆反应，不可能大量的生成氨气，尽管氨气在水中的溶解度比较大，但由于该混合气体中氨气的量少，进入F装置的气体中，含有较多难溶性的气体，所以不易产生倒吸．
（1）氮气和氢气之间在催化剂的作用下发生反应生成氨气，即N2+3H2
（2）当C瓶内水位下降到液面保持不变时，氮气和氢气两种气体也混合的很均匀了，C中的气体成分是氮气和氢气，A中试管内液面下降，长颈漏斗中液面上升，直到试管内液面和锌离分离，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，在这个地方氮气跟氢气进行反应生成氨气，并保证氢气含量较多，提高氮气的转化率；
故答案为：试管内液面下降，长颈漏斗中液面上升，直到试管内液面和锌离分离；使气体进入反应管E，并保证氢气含量较多，提高氮气的转化率；氮气和氢气；
（3）第③步先点燃E处酒精灯，只是为了先给催化剂升温，因为催化剂也只有在适宜的温度下才能发挥最大的活性，对于铁触媒来说，温度应该为500℃，所以用酒精灯加热反应管E-段时间后再打开弹簧夹b，是为了升高催化剂的温度，使催化剂达到最佳活性温度，以提高反应速率，
故答案为：升高催化剂的温度，使催化剂达到最佳活性温度，以提高反应速率；
（4）氮气跟氢气进行反应生成氨气，但是这个反应是可逆反应，不可能大量的生成氨气，尽管氨气在水中的溶解度比较大，但由于该混合气体中氨气的量少，进入F装置的气体中，含有较多难溶性的气体，所以不易产生倒吸，
故答案为：该反应是可逆反应，在该反应条件下，生成的氨气含量较少，在进入F装置的气体中含有较多难溶性的气体，所以不易产生倒吸．
扫码查看完整答案与解析