氨是一種重要的化工產(chǎn)品,是氮肥工業(yè)及制造硝酸的原料.為探究氨氣的性質(zhì),某研究性學(xué)習(xí)小組做了以下實(shí)驗(yàn):
精英家教網(wǎng)
(1)實(shí)驗(yàn)室用A圖所示實(shí)驗(yàn)裝置及化學(xué)藥品(其中堿石灰為固體氫氧化鈉和生石灰的混合物來制取氨氣.
①實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式為
 

②若用加熱碳酸氫銨固體制取純凈的氨氣,你認(rèn)為裝置中U型管的作用是
 

(2)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)E裝置中的固體由黑色變?yōu)榧t色,可推測氨氣具有
 
性.
(3)某同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)Cu2O粉末也呈紅色,因此推測上述紅色固體中可能還含有Cu2O.已知:①Cu2O是堿性氧化物,在酸性溶液中Cu+不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化為Cu和Cu2+
②在空氣中高溫灼燒時(shí):Cu2O穩(wěn)定、不分解,而CuO將分解生成Cu2O和O2
現(xiàn)有濃硝酸、稀硫酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液及pH試紙,而沒有其他試劑,請用最簡便的實(shí)驗(yàn)方法證明紅色固體中是否含有Cu2O.(簡述操作方法、現(xiàn)象和結(jié)論)
(4)現(xiàn)有一份一定質(zhì)量Cu和Cu2O混合物,向其中加入0.4L 3.0mol/L稀硝酸,混合物完全溶解,同時(shí)生成4.48L NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況),向所得溶液中加入一定體積1.0mol/L NaOH溶液恰好使Cu2+沉淀完全,沉淀經(jīng)洗滌、充分灼燒可得32.0g固體.下列有關(guān)說法正確的是【已知:3Cu2O+14HNO3(稀)═6Cu(NO32+2NO↑+7H2O】
 

A.加入NaOH溶液的體積為1.2L
B.Cu和Cu2O混合物質(zhì)量為27.2g
C.混合物完全溶解后溶液中n(H+)=0.3mol
D.將等質(zhì)量混合物完全還原至少需標(biāo)準(zhǔn)狀況下H21.12L.
分析:(1)①固體氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣、和水;
②碳酸氫銨分解除了生成氨氣外還生成二氧化碳和水蒸氣,要得到純凈干燥的氨氣,可用B除去雜質(zhì)二氧化碳和水蒸氣;
(2)氨氣通過加熱的氧化銅,反應(yīng)現(xiàn)象是黑色變化為紅色,證明氧化銅被還原為銅,說明氨氣具有還原性;
(3)依據(jù)Cu2O是堿性氧化物,在酸性溶液中Cu+不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化為Cu和Cu2+.如果含有Cu2O加入稀硫酸反應(yīng)生成銅離子溶液顯藍(lán)色;
(4)依據(jù)方程式利用原子個(gè)數(shù)守恒計(jì)算解答.
解答:解:(1)①固體氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)生的化學(xué)方程式:2NH4Cl+Ca(OH)2═CaCl2+2NH3↑+2H2O;
故答案為:2NH4Cl+Ca(OH)2═CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②碳酸氫銨分解除了生成氨氣外還生成二氧化碳和水蒸氣,要得到純凈干燥的氨氣,可用B除去雜質(zhì)二氧化碳和水蒸氣;
(2)氨氣通過C裝置后,氧化銅由黑色變化為紅色,證明氧化銅被還原為銅,可以證明氨氣具有還原性;
故答案為:還原性;
(3)依據(jù)Cu2O是堿性氧化物,在酸性溶液中Cu+不穩(wěn)定,易轉(zhuǎn)化為Cu和Cu2+.如果含有Cu2O加入稀硫酸反應(yīng)生成銅離子溶液顯藍(lán)色,
故答案為:取少量樣品粉末于試管中,滴加稀硫酸,如果溶液呈藍(lán)色,則樣品中含有Cu2O;
(4)解:設(shè)混合物中有xmolCu和ymolCu2O,根據(jù)方程式列式:
  3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O
  3    8      3        2
  x   
8
3
x     x       
2
3
x
3Cu2O+14HNO3(。┄T6Cu(NO32+2NO↑+7H2O
  3     14            6         2
   y    
14
3
y          2y       
2
3
y

則生成NO的物質(zhì)的量為:
2
3
x+
2
3
y=
4.48L
/22.4L/mol
=0.2mol;
又因?yàn)椋篊u2++2OH-=Cu(OH)2↓      Cu(OH)2
  △  
.
 
CuO+2H2O
        1          2       1              1mol       80g
       x+2y      2(x+2y)    x+2y         x+2y     32.0g
怎產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為:( x+2y )×80g/mol=32g;
將方程式聯(lián)立:
2
3
x+
2
3
y=0.2
           ( x+2y )×80=32
解得:x=0.2(mol)   y=0.1(mol)
A.加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量:1.0mol/L×V=x+2y=0.4mol,解得:V=0.4L,故A錯(cuò)誤;
B.Cu和Cu2O混合物質(zhì)量為:0.2mol×64g/mol+0.1mol×144g/mol=27.2g,故B正確;
C.依據(jù)氮原子個(gè)數(shù)守恒,混合物完全溶解溶液中氫離子的物質(zhì)的量等于剩余硝酸的物質(zhì)的量=0.4L×3.0mol/L-
4.48L
22.4mol/L
=1.0mol,故C錯(cuò)誤;
D.氧化亞銅被還原化學(xué)方程式為:Cu2O+H2
 加熱 
.
 
2Cu+H2O,消耗的氫氣的物質(zhì)的量等于Cu2O的物質(zhì)的量等于0.1mol,標(biāo)況下體積為:0.1mol/L×22.4L/mol=2.24L,故D錯(cuò)誤;
故選B.
點(diǎn)評(píng):本題考查了氨氣的制備和性質(zhì)的檢驗(yàn),有關(guān)硝酸的計(jì)算,題目綜合性強(qiáng),難度中等,(4)題有關(guān)硝酸的計(jì)算是本題的難點(diǎn),解題關(guān)鍵能夠把握反應(yīng)的實(shí)質(zhì),正確運(yùn)用原子個(gè)數(shù)守恒定律,依據(jù)方程式列出相關(guān)量的關(guān)系式.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

氨是一種重要的化工原料,氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一.
(1)傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中,N2+3H2
催化劑
高溫
 2NH3△H<0
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為:K=
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
=
c2(NH3)
c(N2)?c3(NH3)
.升高溫度,K值
減小
減小
(填“增大”、“減小”或“不變”).
②不同溫度、壓強(qiáng)下,合成氨平衡體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)見下表(N2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1:3 )
壓強(qiáng)(Mpa)
氨的平衡含(%)
溫度(攝氏度)
0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
表中數(shù)據(jù),
200
200
100
100
MPa時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率最高,實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件的主要原因是
壓強(qiáng)太高,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求也高,難以實(shí)現(xiàn),且200℃時(shí)反應(yīng)速率過低
壓強(qiáng)太高,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求也高,難以實(shí)現(xiàn),且200℃時(shí)反應(yīng)速率過低

③下列關(guān)于合成氨說法正確是
C
C

A、使用催化劑可以提高NH3的產(chǎn)率
B、尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
(2)最近美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法.它既有液氫燃料電池的優(yōu)點(diǎn),又克服了液氫不易保存的不足.其裝置為用鉑黑作為電極,加入電解質(zhì)溶液中,一個(gè)電極通入空氣,另一電極通入氨氣.其電池反應(yīng)為4NH3+3O2═2N2+6H2O.寫出負(fù)極電極反應(yīng)式
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
,你認(rèn)為電解質(zhì)溶液應(yīng)顯
性(填“酸性”、“中性”、“堿性”),其原因是
NH3在酸性介質(zhì)中易轉(zhuǎn)化為NH4+離子
NH3在酸性介質(zhì)中易轉(zhuǎn)化為NH4+離子

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科目:高中化學(xué) 來源:2008-2009學(xué)年安徽省宿州二中高三(上)期末化學(xué)試卷(解析版) 題型:解答題

氨是一種重要的化工原料,氨的合成和應(yīng)用是當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一.
(1)傳統(tǒng)哈伯法合成氨工藝中,N2+3H2 2NH3△H<0
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為:K=______.升高溫度,K值______(填“增大”、“減小”或“不變”).
②不同溫度、壓強(qiáng)下,合成氨平衡體系中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)見下表(N2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1:3 )
壓強(qiáng)(Mpa)
氨的平衡含(%)
溫度(攝氏度)
0.110203060100
20015.381.586.489.995.498.8
3002.252.064.271.084.292.6
4000.425.138.247.065.279.8
5000.110.619.126.442.257.5
6000.054.59.113.823.131.4
表中數(shù)據(jù),______℃______MPa時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率最高,實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)不選用該條件的主要原因是______.
③下列關(guān)于合成氨說法正確是______
A、使用催化劑可以提高NH3的產(chǎn)率
B、尋找常溫下的合適催化劑是未來研究的方向
C、由于△H<0,△S>0,故合成氨反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
(2)最近美國Simons等科學(xué)家發(fā)明了不必使氨先裂化為氫就可直接用于燃料電池的方法.它既有液氫燃料電池的優(yōu)點(diǎn),又克服了液氫不易保存的不足.其裝置為用鉑黑作為電極,加入電解質(zhì)溶液中,一個(gè)電極通入空氣,另一電極通入氨氣.其電池反應(yīng)為4NH3+3O2═2N2+6H2O.寫出負(fù)極電極反應(yīng)式______,你認(rèn)為電解質(zhì)溶液應(yīng)顯______性(填“酸性”、“中性”、“堿性”),其原因是______.

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