Question

【题目】氮的氧化物（NOx）是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：

（1）氨气的制备

（2）氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为_______________。

（3）欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→_________（按气流方向，用各接口小写字母表示）。

（4）氨气与二氧化氮的反应

将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2（两端用夹子K1、K2夹好）。

在一定温度下按上图所示装置进行实验。

操作步骤	实验现象	解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中	Y管中______	反应的化学方程式：___
将注射器活塞退回原处并固定，将装置恢复到室温	Y管中有少量水珠	生成的气态水冷凝
打开K2	_________	________

Answer 1

【答案】A Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O d→c→f→e→i 红棕色气体颜色变浅最终为无色 8NH3+6NO27N2+12H2O Z中NaOH溶液产生倒吸现象 反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压

【解析】

本题是实验室制氨气的实验探究活动。一般在实验室中，利用氢氧化钙与氯化铵混合加热发生复分解反应制取氨气，由于反应物均为固体，因此选用略向下倾斜试管进行实验。发生该反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O；在对气体进行除杂、干燥时，考虑到氨气是碱性气体，所以需要利用碱性干燥剂进行干燥，又因为氨气的密度比空气的密度小且极易溶于水，因此氨气只能用向下排空气法收集。最后为了防止氨气对环境产生污染，需要对氨气进行尾气处理。

（2）在实验室中，利用氢氧化钙与氯化铵混合加热发生复分解反应制取氨气，由于反应物均为固体，因此选用A装置进行实验。发生该反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。答案为：A、Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O；

（3）利用A装置制取氨气，由于氨气是碱性气体，所以需要利用碱性干燥剂碱石灰进行干燥，再根据氨气的密度比空气的密度小这一性质，需用向下排空气法收集氨气 ，最后因为氨气对环境具有一定的污染性，需要进行尾气处理，可利用其在水中极容易溶解的性质，用水作吸收剂进行尾气处理。因此欲收集一瓶干燥的氨气，其装置的连接顺序为：发生装置→d→c→f→e→i。答案为：d→c→f→e→i ；

（4）NO2具有强氧化性，NH3有强还原性，两者相遇，会发生氧化还原反应产生氮气和水，根据电子守恒、原子守恒，可得反应的方程式：8NH3+6NO27N2+12H2O，根据反应方程式可知反应现象是：Y管内看到红棕色气体颜色变浅最终为无色，同时在注射器的内壁有水珠产生。答案为：红棕色气体颜色变浅最终为无色、8NH3+6NO27N2+12H2O；

根据上一步分析可知发生该反应后由于容器内气体的物质的量减少，所以会使容器内气体压强减小。因此当打开K2后，烧杯内NaOH溶液在大气压强的作用下会倒吸进入Y管内。答案为：Z中NaOH溶液产生倒吸现象、反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压。