Question

Ⅰ.合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途_______________________________。

    Ⅱ.实验室制备氨气，下列方法适宜选用的是_____________________。

    ①固态氯化铵加热分解  ②固体氢氧化钠中滴加浓氨水  ③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热  ④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热

    Ⅲ.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如图6-25装置(图中夹持装置均已略去)。

                                图6-25

    实验操作：

    ①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗中注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气产生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。

    ②关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，放入水槽中，如图6-25所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。

    ③用酒精灯加热反应管E，继续通入氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。

回答下列问题：

    (1)检验氢气纯度的目的是____________________________________________。

    (2)C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是______________________，防止实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是__________________________，C瓶内气体的成分是_______________________。

    (3)在步骤③中，先加热铁触媒的原因是_________________。反应管E中发生反应，化学方程式是____________________________。

Answer 1

解析：Ⅰ.氨气可用来制NH₄HCO₃、CO(NH₂)₂等多种氮肥；通过氨氧化法制硝酸是获得硝酸的重要途径。

    Ⅱ.方法①同时产生HCl和NH₃，无法分离，不合理。方法②利用NaOH吸水和吸水时放热的特点可以快速制得NH₃。方法③中使用的试剂均是溶液，会导致NH₃大量溶解，不合理。实验室通常使用固态铵盐和强碱加热制取NH₃。所以选②④。

    Ⅲ.(1)H₂和空气混合气体受热易爆炸。若不检验H₂纯度，可能在E处发生危险。

    (2)A装置原理类似启普发生器，当试管内压强过大，酸会流回长颈漏斗中，使反应停止。C瓶利用排水法收集H₂，H₂集满后，再通入气体，压强变大，导致A中酸流回漏斗和Zn脱离，反应停止。

    C中原有空气里的O₂被H₂燃烧而消耗，最终主要剩余N₂，所以C中气体主要成分为N₂和H₂。通入H₂一直到压强增大到不能增加为止，可以让通入的H₂尽可能多。根据化学平衡原理，增大H₂的浓度，可以提高N₂的转化率。

    (3)铁触媒在较高温度时活性增大，加快氨合成的反应速率。发生的反应为：

                  N₂+3H₂2NH₃。

答案：Ⅰ.制化肥、制硝酸

Ⅱ.②④

Ⅲ.(1)排除空气，保证安全

    (2)锌粒与酸脱离  尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率  N₂、H₂

    (3)铁触媒在较高温度时活性增大，加快氨合成的反应速率  N₂+3H₂2NH₃