Question

【题目】高氯酸铵(NH4ClO4)常作火箭发射的推进剂，实验室可用NaClO4、NH4Cl等原料制取(部分物质溶解度如图1、图2)，其实验流程如图3所示，回答下列问题：

(1)反应器中发生反应的基本反应类型是____________________。

(2)上述流程中操作Ⅰ为_____，操作Ⅱ为________。

(3)已知NH4ClO4在400 ℃时开始分解为N2、Cl2、O2、H2O。某课题组设计实验探究NH4ClO4的分解产物(假设装置内药品均足量，部分夹持装置已省略；实验开始前，已用CO2气体将整套实验装置中的空气排尽；焦性没食子酸溶液用于吸收氧气)。

①写出高氯酸铵分解的化学方程式：_______________________。

②为了验证上述产物，按气流从左至右，装置的连接顺序为A→_______________ (填装置的字母)，证明氧气存在的实验现象为__________________。

③若装置E硬质玻璃管中的Cu粉换成Mg粉，向得到的产物中滴加蒸馏水，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。滴加蒸馏水发生反应的化学方程式为___________。

Answer 1

【答案】复分解反应 冷却结晶 重结晶 2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O↑ F→B→D→C→E→H→G 装置E硬质玻璃管中的红色粉末变为黑色 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

【解析】

由图可知，NaClO4的溶解度受温度的影响较大，NaCl溶解度受温度影响不大，80℃时浸取液冷却至0℃过滤，NaClO4的溶解度迅速降低，析出晶体，NaClO4中加入氯化铵的饱和溶液，可转化为更难溶的沉淀，根据物质溶解情况，可以知道析出高氯酸铵，过滤洗涤干燥就可以得到高氯酸铵固体；高氯酸铵的分解产物先通过盛装无水CuSO4粉末的F装置，再通过润湿的红色布条，然后利用盛装NaOH溶液的试剂瓶吸收Cl2，利用浓硫酸干燥气体，气体气体通过Cu粉可用于检验O2，G装置利用排水集气法用于检验N2，由于O2也难溶于水，因此需要先用焦性没食子酸吸收O2，以此解答。

（1）由流程可知，反应器中发生的反应为：NaClO4+NH4Cl=NH4Cl+NaCl，该反应为复分解反应；

（2）蒸发浓缩后经过操作I可以过滤，NH4ClO4的溶解度随温度的升高而升高，因此操作Ⅰ为冷却结晶；经过操作Ⅱ将粗产品得到纯净的产品，因此操作Ⅱ为重结晶；

（3）①由题干可知，NH4ClO4分解生成N2、Cl2和H2O，结合原子守恒可知生成物中还有O2，因此反应方程式为：2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O↑；

②対生成的气体进行检验时，应先用无水CuSO4固体检验水蒸气，再用湿润的红色布条检验Cl2， O2用O2与Cu结合变为黑色进行检验，G装置排水集气法用于检验N2，由于O2也难溶于水，因此需要先用焦性没食子酸吸收O2，因此装置的连接顺序为：A→F→B→D→C→E→H→G；证明O2存在的实验现象为E中红色的粉末变为黑色；

③Mg能与N2反应生成Mg3N2，Mg3N2与水反应生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为NH3，因此反应方程式为：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。