Question

實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：
（l）已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO₂）溶液與飽和氯化錢溶液經加熱后反應制取氮氣，寫出該反應的化學方程式：______．
（2）圖中，氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有______．
（3）氨合成器出來經冷卻的氣體連續通入乙裝置的水中吸收氨______（“會”或“不會”）發生倒吸，原因是______．
（4）用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內，能使鉑絲保持紅熱的原因是______．錐形瓶中還可觀察到的現象是：______．
（5）寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式：______．
（6）用CH₄催化還原NO₂可以消除氮氧化物的污染．例如．
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1，
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1，
寫出CH₄還原NO₂至N₂的熱化學方程式______；若用標準狀況下4.48LCH₄還原NO₂至N₂整個過程中轉移的電子總數為______（阿伏加德羅常數的值用N₂表示），放出的熱量為______kJ．

Answer 1

解：（1）根據質量守恒定律及題干信息可知，反應物是NaNO₂和NH₄Cl，生成物是N₂和H₂O和NaCl，用觀察法配平即可，反應方程式為：NH₄Cl+NaNO₂NaCl+N₂↑+2H₂O，故答案為：NH₄Cl+NaNO₂NaCl+N₂↑+2H₂O；
（2）甲裝置的作用有將氣體混合均勻、控制氫氣和氮氣的流速、干燥氣體，
故答案為：干燥氣體，觀察氣泡速度，控制氫氣和氮氣的流速；
（3）氨氣的混合氣體中含有大量的氮氣和氫氣，均是難溶于水的氣體，不會倒吸，
故答案為：不會；混合氣體中含有大量難溶于水的氮氣和氫氣；
（4）氨的氧化反應是一個放熱反應，放出的熱使鉑絲保持紅熱，生成的一氧化氮與空氣中的氧氣化合成二氧化氮，二氧化氮是紅棕色氣體，故答案為：氨的氧化反應是一個放熱反應，放出的熱使鉑絲保持紅熱；有紅棕色氣體產生；
（5）氨的催化氧化反應方程式為：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O；
（6）已知①CH₄（g）+4N0₂（g）═4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+4N0（g）═2N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1，
則反應CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）等于（①+②），
根據蓋斯定律，所以反應CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=[（-574kJ?mol^-1）+（-1160kJ?mol^-1）]=-867KJ/mol，反應CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）中，1mol甲烷參加反應轉移電子數為8mol，所以標準狀況下4.48L極0.2molCH₄還原NO₂至N₂整個過程中轉移的電子為1.6mol，電子總數為1.6N_A，當轉移8mol電子，放出的能量為867KJ，所以轉移1.6mol電子放出的能量為173.4KJ，
故答案為：CH₄（g）+2N0₂（g）═N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-867KJ/mol；1.6N_A；173.4．
分析：（1）根據題干信息可知：反應物是NaNO₂和NH₄Cl，有N₂生成，反應中只有氮元素發生變價，結合質量守恒定律可知：生成物還有NaCl和H₂O，然后進行配平即可，注意反應條件；
（2）甲裝置的作用有將氣體混合均勻、控制氫氣和氮氣的流速、干燥氣體；
（3）混合氣體中含有大量的氮氣和氫氣，均是難溶于水的氣體，極易溶于水的氣體易發生倒吸；
（4）氨的氧化反應是一個放熱反應；生成的一氧化氮與空氣中的氧氣化合成二氧化氮；
（5）根據氨氣的化學性質來回答；
（6）根據蓋斯定律來計算反應的焓變，并根據化合價的升降來判斷電子轉移情況，計算反應熱的多少．
點評：本題以信息形式主要考查了氮氣的制取、以及氮的化合物的性質，綜合性較大，旨在考查學生對知識的遷移運用，依據已有的知識進行．