Question

工业尾气中氮氧化物通常采用氨催化吸收法，其原理是NH₃与NO_x在催化剂作用下反应生成无毒的物质．某校活动小组同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程．

Ⅰ．探究制取NH₃的方法
（1）在上述装置中，H能快速、简便制取NH₃，装置中需要添加的反应试剂为

 

．
（2）为探究更好的实验效果，活动小组同学采用上述C装置来制取氨气，在控制实验条件相同的情况下，获得下表中实验数据．

试剂组合序号	固体试剂		NH3体积（mL）
a	6.0g Ca（OH）2（过量）	5.4g NH4Cl	1344
b		5.4g （NH4）2SO4	1364
c	6.0g NaOH（过量）	5.4g NH4Cl	1568
d		5.4g （NH4）2SO4	1559
e	6.0g CaO（过量）	5.4g NH4Cl	1753
f		5.4g （NH4）2SO4	1792

分析表中数据，你认为哪种方案制取氨气的效果最好（填序号），从该方案选择的原料分析制气效果好的可能原因是

 

．
Ⅱ．模拟尾气处理
活动小组同学选用上述部分装置，按下列顺序连接成模拟尾气处理装置进行实验．
（1）请从上述装置中选择你认为合理的进行补充（所选装置不能重复）．

（2）A中反应的离子方程式为

 

．
（3）D装置的作用有：使气体混合均匀、调节气流速度、

 

．
（4）D装置中的液体还可换成

 

（填序号）．
a．H₂O   b．CCl₄  c．浓H₂SO₄    d．CuSO₄溶液
（5）该小组同学所设计的模拟尾气处理装置中还存在一处明显的缺陷是

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）制备氨气可采用加热NH₄Cl和Ca（OH）₂或浓氨水加热的方法制备，其中能快速、简便制取NH₃的装置可用加热浓氨水法制备；
（2）根据NH₄Cl受热易分解以及NaOH或Ca（OH）₂作反应物产生的水较多的性质分析；
II．（1）根据实验目的和实验原理，选择仪器的连接顺序；
（2）稀硝酸具有强氧化性，与铜发生氧化还原反应生成硝酸铜和NO等；
（3）氨气难溶于饱和氨水，可防止倒吸；
（4）氨气为极性分子，不溶于非极性溶剂；
（5）缺少尾气处理装置，过量的NO会污染空气；

解答：解：I．（1）装置H为分液漏斗、圆底烧瓶，能快速、简便制取NH₃，分液漏斗放浓氨水，圆底烧瓶放碱（生石灰或烧碱），
故答案为：生石灰与浓氨水（或烧碱与浓氨水）；
（2）因为NH₄Cl受热易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新结合成NH₄Cl，而用NaOH或Ca（OH）₂作反应物产生的水较多，吸收的NH₃较多，（NH₄）₂SO₄受热不分解，CaO又有吸水作用，由表中数据可以看出，f制NH₃产率最高，
故答案为：f；（NH₄）₂SO₄受热不分解，CaO又有吸水作用；
II．（1）该反应目的是模拟汽车尾气中CO和NO_X的反应并测量反应后混合气体的组成，装置A生成的CO和装置C生成的NO_x通入装置D使气体混合均匀、调节气流速度，装置F干燥气体，再通入装置E反应进行反应，反应后的气体通入装置B干燥，最后收集气体，
故答案为：F E B；  
（2）稀硝酸具有强氧化性，与铜发生氧化还原反应生成硝酸铜和NO等，反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）D装置使气体混合均匀、调节气流速度，另外，氨气难溶于饱和氨水，可防止倒吸，
故答案为：防止氨气溶解（或防止倒吸）；
（4）氨气可溶于硫酸铜溶液、水以及硫酸中，可产生倒吸，氨气为极性分子，不溶于非极性溶剂，可用CCl₄代替饱和氨水，
故答案为：b；
（5）缺少尾气处理装置，过量的NO会污染空气，
故答案为：未反应的NO无法处理，会污染环境；

点评：本题考查氮的氧化物的性质以及对环境的影响，题目难度中等，做题时注意实验的原理和目的，牢固掌握实验方法和实验基本操作为解答该类题目的前提．