Question

1．某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化．

（1）氨催化氧化的化学方程式为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（2）加热玻璃管C一段时间后，打入空气，观察到C中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是放热反应（填“吸热”或“放热”）．
（3）为保证在装置E中观察到红棕色气体，装置D应装入浓H₂SO₄；若取消D，在E中仅观察到大量白烟，原因是生成的NO与O₂反应生成NO₂，NO₂与水反应生成HNO₃，NH₃与HNO₃反应生成NH₄NO₃．
（4）已知常温下Al（OH）₃的K_sp=10^-36，在pH=8的氨水中，可以存在的Al³⁺的浓度为1.0×10^-18mol/L；在pH=3的溶液中，Al³⁺不能（填“能”或“不能”）完全沉淀．

Answer 1

分析 装置分析先通入空气，通过浓氨水带出氨气，通过装置B干燥后，在装置C中氨气和氧气催化剂铂丝作用下加热反应生成一氧化氮和水，通过装置D中 的浓硫酸干燥吸收氨气和水蒸气，在装置E中观察到红棕色气体二氧化氮生成，通入石蕊试液溶液变红色，剩余污染性气体用氢氧化钠溶液吸收，
（1）氨气的催化氧化反应生成一氧化氮和水；
（2）该反应为放热，故不加热后仍能保持红热状态；
（3）产物中有NO和NH₃，NO会被O₂氧化生成NO₂，在于空气中的水蒸气反应生成HNO₃，而HNO₃与NH₃会产生白烟；
（4）Ksp=c（Al³⁺）•c（OH^-）³，离子浓度小于10^-5 mol?L^-1时，可以认为沉淀基本完全．

解答 解：（1）NH₃和O₂氧化生成NO和H₂O，反应的化学方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（2）加热玻璃管C一段时间后，打入空气，观察到C中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，说明该反应为放热，故不加热后仍能保持红热状态
故答案为：放热；
（3）分析可知铵的催化氧化生成一氧化氮和水蒸气，同时含有氨气和氧气，通过装置D中 的浓硫酸除去水蒸气和氨气，得到 一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化碳，若取消D，一氧化氮和氧气反应生成的二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵固体，所以在E中仅观察到大量白烟，
故答案为：浓H₂SO₄，生成的NO与O₂反应生成NO₂，NO₂与水反应生成HNO₃，NH₃与HNO₃反应生成NH₄NO₃；
（4）Ksp=c（Al³⁺）•c（OH^-）³，离子浓度小于10^-5 mol?L^-1时，可以认为沉淀基本完全，在pH=8的氨水中，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$=10^-6mol/L，可以存在的Al³⁺的浓度=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-36}}{（1{0}^{-6}）^{3}}$=1.0×10^-18，在pH=3的溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$=10^-11mol/L，可以存在的Al³⁺的浓度=$\frac{Ksp}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-36}}{（1{0}^{-11}）^{3}}$=10^-3 mol?L^-1，所以不能完全沉淀，
故答案为：1.0×10^-18，不能；

点评 本题考查了氨气、一氧化氮、二氧化氮、硝酸等物质的性质分析，沉淀溶解平衡中溶度积常数的计算应用，题目难度中等．