Question

下图为某套实验装置示意图，其中加热装置和部分药品等均已经省略（装置①和装置②为气体发生装置）。

（1）甲同学用此装置（在A、B间增加一盛有浓硫酸的洗气瓶）制备NO₂并验证其性质。装置①用于实验室制备NH₃，用装置②制备过量O₂。装置①中发生反应的化学方程式是                。B处冰水冷却的U型管中有红棕色气体生成且越接近U型管底部颜色越浅，请解释原因                       。
（2）乙同学用此套装置合成SO₃，B处冰水冷却的U型管中有固体出现。C中若盛放酸性K₂Cr₂O₇溶液，则在C中发生的氧化还原反应的离子方程式是             （生成物中Cr以Cr³⁺形式存在）；现欲制得纯净干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液，则此装置中存在明显不足，应如何改进                   （从下面给出的实验装置中选择字母标号补充或替换，并用简要文字说明补充和替换的位置）。

（3）丙同学拟验证NO能被氨气还原并测算其转化率（装置①、装置②分别制NO和NH₃），将上述装置A、B、C分别换成下列⑤、⑥、⑦。

请回答：装置⑦的作用可能是           ；若进入装置⑤的NO共22．4L（已折算为标准状况，下同），氨气过量，最后收集到标准状况下11．2LN₂，则NO的转化率是            。

Answer 1

(1)2NH₄Cl+Ca(OH)₂ CaCl₂+2NH₃ ↑+2H₂O
因为2NO+O₂=2NO₂，2NO₂(红棕)N₂O₄(无色)，正反应是放热反应，U型管底部的温度降低，上述平衡向右移动，NO₂浓度降低，颜色变浅
(2) Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O
将e、m依次连接在B、C之间或将C装置换成f
(3) 吸收未反应的NO        60%

解析试题分析：（1）实验室制取氨气的化学方程式为2NH₄Cl+Ca(OH)₂CaCl₂+2NH₃ ↑+2H₂O ；氨气催化氧化的产物有NO，NO与氧气反应生成红棕色NO₂，NO₂与N₂O₄存在平衡：2NO₂(红棕)N₂O₄(无色)，正反应是放热反应，U型管底部的温度降低，上述平衡向右移动，NO₂浓度降低，颜色变浅。
（2）酸性K₂Cr₂O₇溶液与未反应的二氧化硫发生氧化还原反应，离子方程式为Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O  ；此装置中存在明显不足是易发生倒吸且空气中的水蒸气易进入B中，得不到纯净干燥的SO₃，需在B、C之间依次加装置e、m，e装置防止空气中的水蒸气进入B，m是安全瓶的作用防倒吸；或将C装置换成f装置，既可吸收二氧化硫，还可防倒吸，防止水蒸气进入B中。
（3）装置⑥的作用是吸收未反应的氨气，则⑦的作用可能是吸收未反应的NO；根据反应的化学方程式有6NO～5N₂,所以生成标准状况下11．2LN₂，物质的量为0．5mol，消耗NO的物质的量是0．6mol，原有NO的物质的量是22．4L/22．4L/mol=1mol，所以NO的转化率是0．6mol/1mol×100%=60%．
考点：考查氨气的制取化学方程式的书写，化学平衡理论的应用，实验装置的判断，转化率的计算