Question

氨的催化氧化是氨重要的化學(xué)性質(zhì)．其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也是大家探究的主要內(nèi)容．

演示實(shí)驗(yàn)“氨的催化氧化”裝置甲一般如圖1，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置乙如圖2，回答下列問題：
（1）寫出氨催化氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（2）演示實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生看到錐形瓶中的現(xiàn)象是瓶口附近有紅棕色氣體生成、

 

．而在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生還常常會(huì)看到錐形瓶中有白色煙霧，除水外，形成此煙霧的物質(zhì)可能是

 

、

 

．
（3）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)與演示實(shí)驗(yàn)裝置甲相比，除了改變了催化劑和裝置儀器外，還增加了C、E兩部分實(shí)驗(yàn)裝置，其中C裝置中干燥劑為

 

，E的作用是

 

．
（4）工業(yè)上用氨氣與空氣（氧氣占空氣的20%）混合，通過“氨的催化氧化”等反應(yīng)工業(yè)合成硝酸，硝酸工業(yè)流程如圖所示，甲、乙、丙是工業(yè)設(shè)備．其中發(fā)生氨催化氧化的設(shè)備是（在甲、乙、丙中選擇）

 

，甲裝置的作用是

 

．上方管道中的主要?dú)怏w成分是

 

．

（5）物質(zhì)循環(huán)利用是工業(yè)生產(chǎn)提高綜合效率的重要手段，在硝酸工業(yè)流程中循環(huán)使用物質(zhì)所流經(jīng)的設(shè)備是丙→

 

→

 

．
（6）上述工業(yè)生產(chǎn)中理論上1體積氨氣全部轉(zhuǎn)化為硝酸需要相同狀況下的空氣

 

體積，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中常要通入適當(dāng)過量的空氣，其作用除了提高化學(xué)反應(yīng)速率、提高氨催化氧化反應(yīng)中氨氣的轉(zhuǎn)化率，還可以

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）氨催化氧化反應(yīng)是氨氣在催化劑作用下被氧氣氧化為一氧化氮的反應(yīng)；
（2）錐形瓶中的現(xiàn)象是瓶口附近有紅棕色氣體生成，說明生成的一氧化氮?dú)怏w遇到空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色氣體二氧化氮；氨氣的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，鉑絲會(huì)保持紅熱；看到錐形瓶中有白色煙霧，除水外，形成此煙霧的物質(zhì)可能硝酸，或硝酸銨固體；
（3）分析裝置圖可知，裝置C是吸收氨氣催化氧化生成的氣體中的水蒸氣，選擇氯化鈣干燥劑吸收水蒸氣；最后氫氧化鈉溶液吸收氮氧化物防止污染空氣；
（4）依據(jù)流程圖和裝置轉(zhuǎn)化關(guān)系分析，氨催化氧化的設(shè)備需要存在催化劑分析選擇；甲為熱交換作用，氨氣的催化氧化作用是氨氣氧化為一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，氨氣氧化通入的空氣，空氣中的氮?dú)庖彩巧戏焦艿乐械闹饕獨(dú)怏w成分；
（5）依據(jù)裝置圖中 氣體流向分析判斷，循環(huán)使用的氣體通過的裝置為丙甲丙；
（6）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)過程中的定量關(guān)系計(jì)算理論需要氧氣的體積，通入適當(dāng)過量的空氣，其作用除了提高化學(xué)反應(yīng)速率、提高氨催化氧化反應(yīng)中氨氣的轉(zhuǎn)化率，可以使生成的一氧化氮?dú)怏w全部轉(zhuǎn)化為硝酸；

解答： 解：（1）氨催化氧化反應(yīng)是氨氣在催化劑作用下被氧氣氧化為一氧化氮的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑 .

△

4NO+6H₂O；
（2）錐形瓶中的現(xiàn)象是瓶口附近有紅棕色氣體生成，說明生成的一氧化氮?dú)怏w遇到空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色氣體二氧化氮，2NO+O₂=2NO₂，；氨氣的催化氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，鉑絲會(huì)保持紅熱；看到錐形瓶中有白色煙霧，除水外，一氧化氮和氧氣在水中反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氨氣可能生成硝酸銨，形成此煙霧的物質(zhì)可能硝酸，或硝酸銨固體；
故答案為：鉑絲繼續(xù)保持紅熱；HNO₃、NH₄NO₃；
（3）裝置C是吸收氨氣催化氧化生成的氣體中的水蒸氣，選擇氯化鈣干燥劑吸收水蒸氣；最后氫氧化鈉溶液吸收氮氧化物，是尾氣吸收防止污染空氣；
故答案為：無水CaCl₂，吸收氮氧化物，防止環(huán)境污染；
（4）氨催化氧化的設(shè)備需要存在催化劑分析選擇；甲為熱交換作用，氨氣的催化氧化作用是氨氣氧化為一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，氨氣氧化通入的空氣，空氣中的氮?dú)庖彩巧戏焦艿乐械闹饕獨(dú)怏w成分；
故答案為：乙；預(yù)熱氨和空氣；冷卻氮氧化物；氮氧化物、氮?dú)�、氧氣�?br />（5）分析裝置圖中 氣體流向箭頭和轉(zhuǎn)化關(guān)系，原理分析判斷，能循環(huán)使用的物質(zhì)流向裝置為丙-甲-丙；
故答案為：→甲→丙
（6）上述工業(yè)生產(chǎn)中理論上1體積氨氣全部轉(zhuǎn)化為硝酸需要相同狀況下的空氣，依據(jù)方程式直平得到；NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O，1體積氨氣全部轉(zhuǎn)化為硝酸需要氧氣2體積，空氣體積=

2

1 5

×100%=10體積；通入適當(dāng)過量的空氣，其作用除了提高化學(xué)反應(yīng)速率、提高氨催化氧化反應(yīng)中氨氣的轉(zhuǎn)化率，可以使生成的一氧化氮?dú)怏w全部轉(zhuǎn)化為硝酸的作用；
故答案為：10；保障催化氧化的NO全部氧化生成硝酸；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法和注意問題，實(shí)驗(yàn)分析和設(shè)備的作用是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．