Question

6．某化學興趣小組欲在實驗室模擬工業(yè)制硝酸的過程．設計了如圖裝置（夾持裝置略去）：

（1）裝置B中固體氫氧化鈉的作用是氫氧化鈉固體溶于水放熱，使氨氣溶解度減小，且電離出OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移動．
（2）請在裝置圖方框處畫出必要儀器，并指出所加試劑．
（3）①裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；開始反應一段時間后，撤離熱源反應也可以持續(xù)進行，原因為此反應為放熱反應，反應放出的熱量可維持反應繼續(xù)進行．
②某同學認為在裝置F中可能出現(xiàn)白煙，應在裝置D和裝置F之間增加下列裝置如圖中的a（填序號），從而避免此現(xiàn)象發(fā)生，提髙硝酸的產(chǎn)率．

利用改進后的裝置進行實驗，裝置F中發(fā)生反應的化學方程式為2NO+O₂=2NO₂．
（4）取反應后裝置G中得到的溶液20.00mL，加2～3滴酚酞溶液，用0.002mol/L的NaOH標準溶液滴定，用去10.00mL時，達到滴定終點，則裝置G中得到的溶液pH=3．

Answer 1

分析 裝置B是制取氨氣裝置，裝置C是干燥堿性氣體裝置，裝置D是氨氣和氧氣的發(fā)生裝置，裝置F氣體收集裝置，裝置G尾氣處理裝置，據(jù)此進行分析．
（1）據(jù)氫氧化鈉固體溶于水放熱，并且電離產(chǎn)生的OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移動，使氨氣逸出，據(jù)此進行分析；
（2）裝置B是制取氨氣裝置，故裝置C是干燥堿性氣體氨氣裝置；
（3）①裝置D是氨氣和氧氣的發(fā)生裝置；據(jù)此反應為放熱反應來分析；
②P₂O₅用于干燥酸性氣體氯氣、CO₂、SO₂、NO₂等和中性氣體CO、NO、N₂、O₂等的干燥；一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮；
（4）pH=-lgc（H⁺）進行計算．

解答 解：裝置B是制取氨氣裝置，裝置C是干燥堿性氣體裝置，裝置E是氨氣和氧氣的發(fā)生裝置，裝置F氣體收集裝置，裝置G尾氣處理裝置，
（1）裝置B中固體氫氧化鈉的作用是：氫氧化鈉固體溶于水放熱，使氨氣溶解度減小，且電離出OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移動，
故答案為：氫氧化鈉固體溶于水放熱，使氨氣溶解度減小，且電離出OH^-，使NH₄⁺+OH^-?NH₃•H₂O?NH₃↑+H₂O向正向移動；
（2）裝置B是制取氨氣裝置，故裝置C是干燥堿性氣體氨氣裝置，故裝置為，
故答案為：；
（3）①裝置D是氨氣和氧氣的發(fā)生裝置，故化學方程式為4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；開始反應一段時間后，撤離熱源反應也可以持續(xù)進行，原因為此反應為放熱反應，反應放出的熱量可維持反應繼續(xù)進行，
故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$4NO+6H₂O；此反應為放熱反應，反應放出的熱量可維持反應繼續(xù)進行；
②F中可能出現(xiàn)白煙，也就是形成了銨鹽，故在制硝酸之前需把氨氣除去，故用P₂O₅作用是干燥酸性氣體和中性氣體，可間接的把氨氣除去；一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，故反應方程式為2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：a；2NO+O₂=2NO₂；
（4）n（NaOH）=0.002mol/L×0.01L=2×10^-5mol，
NaOH+HNO₃=NaNO₃+H₂O，
1             1
2×10^-5    2×10^-5，則n（HNO₃）=2×10^-5mol，則c（HNO₃）=$\frac{2×1{0}^{-5}mol/L}{0.02L}$=1×10^-3mol/L，故pH=-lgc（H⁺）=-lg1×10^-3=3，
故答案為：3．

點評 本題考查硝酸的制備裝置、實驗裝置評價與理解、氨氣的性質、關鍵是清楚實驗的目的與原理，注意固體P₂O₅作用是干燥酸性氣體和中性氣體，題目難度不大．