Question

20．氨与硝酸都是氮的重要化合物，在工农业生产中有广泛应用．
Ⅰ．实验室模拟工业氨催化氧化法制取硝酸，装置如下图所示．

（1）若分液漏斗中氨水的浓度为9.0mol•L^-1，配制该浓度的氨水100mL，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、100mL容量瓶、胶头滴管．
（2）甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气，烧瓶内固体X的化学式为Na₂O₂．
（3）写出受热时丙装置发生反应的化学方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．当戊中观察到石蕊试液变红，则说明已制得硝酸．
Ⅱ．NH₃的性质
（4）氨的水溶液显弱碱性，其原因为NH₃•H₂O$\stackrel{．}{?}$?NH⁺₄+OH^-（用离子方程式表示），将等浓度、等体积的氨水和硝酸混合，所得溶液中离子浓度从大到小的顺序为C（N0₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）．
（5）已知：氨在纯氧中燃烧生成一种单质和水，利用此原理设计成氨气-氧气燃料电池．在碱性条件下，该电池的负极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）依据配制一定物质的量浓度溶液的步骤选择仪器；
（2）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，且放出大量的热；
（3）丙中发生的反应为氨气的催化氧化，氨气催化氧化生成一氧化氮和水；
（4）氨气溶于水，部分氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨电离生成铵根离子与氢氧根离子，所以溶液显碱性；将等浓度、等体积的氨水和硝酸混合恰好中和生成硝酸铵和水，硝酸铵为强酸弱碱盐，铵根离子部分发生水解，离子浓度大小规律为：不水解的离子＞水解的离子＞显性离子＞隐性离子；
（5）在燃料电池中，燃料做负极发生氧化反应，则通入氨气的电极是负极，负极发生氧化反应，结合电解质性质判断生成产物，据此写出电极反应式；

解答 解：（1）用浓氨水配制一定物质的量浓度溶液的步骤：计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容等，用到的仪器有：烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、100ml容量瓶，还缺少的仪器为：胶头滴管、100ml容量瓶；
故答案为：胶头滴管、100ml容量瓶；
（2）浓氨水逐滴滴加到过氧化钠固体上，过氧化钠与氨水中的水反应生成氢氧化钠，放出大量的热，促进氨气的逸出，所以烧瓶内固体X的化学式为Na₂O₂；
故答案为：Na₂O₂；
（3）丙中发生的反应为氨气的催化氧化，氨气催化氧化生成一氧化氮和水，化学方程式：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（4）氨气溶于水，部分氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨电离生成铵根离子与氢氧根离子，所以溶液显碱性，电离方程式：NH₃•H₂O$\stackrel{．}{?}$?NH⁺₄+OH^-；
将等浓度、等体积的氨水和硝酸混合恰好中和生成硝酸铵和水，硝酸铵为强酸弱碱盐，铵根离子部分发生水解，
硝酸铵溶液显酸性，离子浓度大小关系为：C（N0₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
故答案为：NH₃•H₂O$\stackrel{．}{?}$?NH⁺₄+OH^-；C（N0₃^-）＞C（NH₄⁺）＞C（H⁺）＞C（OH^-）；
（5）在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

点评 本题以氨气的实验室制备为载体考查了氨气的制备、氨气的性质，熟悉制备原理和氨气性质是解题关键，注意比较离子浓度大小应考虑盐类水解规律，题目难度不大．