实验15实验室制取氨气

(2012(2012四川高考四川高考)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计了如下实验流程：氢原子个数比，设计了如下实验流程：实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成后，黑色的氧洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。化铜转化为红色的铜。下图下图A A、B B、C C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D D为盛有浓为盛有浓硫酸的洗气瓶。硫酸的洗气瓶。甲小甲小组测组测得得:反反应应前氧化前氧化铜铜的的质质量量m m1 1g g、氧化、氧化铜铜反反应应后剩余固体的后剩余固体的质质量量m m2 2g g、生成氮气在、生成氮气在标标准状况下的体准状况下的体积积V V1 1L L。乙小乙小组测组测得得:洗气前装置洗气前装置D D的的质质量量m m3 3g g、洗气后装置、洗气后装置D D的的质质量量m m4 4g g、生成氮、生成氮气在气在标标准状况下的体准状况下的体积积V V2 2L L。请请回答下列回答下列问题问题:(3 3)甲、乙两小甲、乙两小组选择组选择了不同的方法制取氨气了不同的方法制取氨气,请请将将实验实验装置的装置的字母字母编编号和制号和制备备原理填写在下表的空格中。原理填写在下表的空格中。(4)(4)甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为_。(5)(5)乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是论值，其原因是_。为此，乙小组在原有实验的基础上为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验。根据实验前后该药品增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出合理的实验结果。该药品的名称的质量变化及生成氮气的体积，得出合理的实验结果。该药品的名称是是_。【解析解析】明确实验的目的，分析所给装置的作用是解题的关键。明确实验的目的，分析所给装置的作用是解题的关键。(1)a(1)a为圆底烧瓶；为圆底烧瓶；(2)(2)检验装置的气密性可以用微热法：连接导气管，将导气管插入水检验装置的气密性可以用微热法：连接导气管，将导气管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱；成一段稳定的水柱；(3)(NH(3)(NH4 4)2 2SOSO4 4与与Ca(OH)Ca(OH)2 2反应的方程式为反应的方程式为(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaSO=CaSO4 4+2NH+2NH3 3+2H+2H2 2O O；快速制备氨气，可以将浓氨水滴加快速制备氨气，可以将浓氨水滴加到到NaOHNaOH固体上，故应选择装置固体上，故应选择装置B B；氨水中存在的平衡为：氨水中存在的平衡为：NHNH3 3+H+H2 2O NHO NH3 3 H H2 2O +OHO +OH-，NaOHNaOH溶于水后放热且增溶于水后放热且增大了大了c(OHc(OH-)，使平衡逆向移动，从而生成氨气。，使平衡逆向移动，从而生成氨气。(4)(4)该实验的原理为该实验的原理为2NH2NH3 3+3CuO=3Cu+N+3CuO=3Cu+N2 2+3H+3H2 2O O。由甲小组的方。由甲小组的方法可知，法可知，(m(m1 1-m-m2 2)为为CuOCuO减少的氧原子的质量，其物质的量为减少的氧原子的质量，其物质的量为 molmol，则生成的，则生成的H H2 2O O中氢原子的物质的量为中氢原子的物质的量为 molmol；生成生成N N2 2的体积为的体积为V V1 1，其物质的量为，其物质的量为 molmol，则氮原子的物，则氮原子的物质的量为质的量为 molmol，故，故N N、H H的原子个数比为的原子个数比为 。(5)NH(5)NH3 3与与CuOCuO的反应是气体与固体的反应，气体不可能完全反的反应是气体与固体的反应，气体不可能完全反应，故浓硫酸除了吸收水外，还吸收了氨气，氨气的质量当做应，故浓硫酸除了吸收水外，还吸收了氨气，氨气的质量当做水的质量了，故使水的质量了，故使H H的量偏高。应在浓硫酸吸收氨气之前，加的量偏高。应在浓硫酸吸收氨气之前，加一个盛有碱石灰的干燥管，来吸收水。一个盛有碱石灰的干燥管，来吸收水。答案答案:圆底烧瓶圆底烧瓶连接导管，将导管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停连接导管，将导管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=2NH=2NH3 3+2H+2H2 2O+CaSOO+CaSO4 4 B B氢氧化钠溶于氨水后放热，增加氢氧根浓度，使氢氧化钠溶于氨水后放热，增加氢氧根浓度，使NHNH3 3+H+H2 2O NHO NH3 3 H H2 2O +OHO +OH-向逆反应方向移动，加快氨气逸向逆反应方向移动，加快氨气逸出出5V5V1 1:7(m:7(m1 1-m-m2 2)(5)(5)浓硫酸吸收了未反应的氨气，从而使计算氢的含量偏高浓硫酸吸收了未反应的氨气，从而使计算氢的含量偏高碱石灰碱石灰(氢氧化钠、氧化钙等氢氧化钠、氧化钙等)1.1.（20122012上海高考）实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装上海高考）实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是置，其中正确的是()()A.A.是氨气发生装置是氨气发生装置 B.B.是氨气发生装置是氨气发生装置C.C.是氨气吸收装置是氨气吸收装置 D.D.是氨气收集、检验装置是氨气收集、检验装置【解析解析】装置在管口处又生成装置在管口处又生成NHNH4 4ClCl，无法制得，无法制得NHNH3 3，故，故A A错；选用错；选用装置装置，使用浓氨水与，使用浓氨水与CaOCaO或或NaOHNaOH作用，可制取作用，可制取NHNH3 3，故，故B B正确；正确；作作为为NHNH3 3的吸收装置，漏斗插入水中，不能防止倒吸，故的吸收装置，漏斗插入水中，不能防止倒吸，故C C错；利用错；利用收收集集NHNH3 3时，收集到的气体不纯，故时，收集到的气体不纯，故D D错。错。答案答案:B B2.2.如图所示是学生课外活动小组设计的制取氨气并进行氨气溶如图所示是学生课外活动小组设计的制取氨气并进行氨气溶于水的喷泉实验等装置的示意图。于水的喷泉实验等装置的示意图。水水请回答下列问题：请回答下列问题：(1)(1)学生甲用图学生甲用图A A所示装置制备氨气，写出该法制取氨气的化学方程式所示装置制备氨气，写出该法制取氨气的化学方程式_；制出的氨气应使用制出的氨气应使用_法来收集，要得到干燥的氨气可选用法来收集，要得到干燥的氨气可选用_做干燥剂。做干燥剂。(2)(2)学生乙用图学生乙用图B B所示装置也制出了氨气，他选用的制取试剂可能是所示装置也制出了氨气，他选用的制取试剂可能是_和和_。(3)(3)学生丙用图学生丙用图C C所示装置进行喷泉实验，烧瓶内已充满干燥的氨气，所示装置进行喷泉实验，烧瓶内已充满干燥的氨气，引发水向上喷的操作是引发水向上喷的操作是_。(4)(4)学生丁将装置学生丁将装置C C误认为装置误认为装置D D，但经同学讨论后，认为也可引发喷，但经同学讨论后，认为也可引发喷泉。请说明用该装置引发喷泉的方法泉。请说明用该装置引发喷泉的方法_。(5)(5)学生戊用装置学生戊用装置E E吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经过加吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经过加热的铂丝插入热的铂丝插入E E装置的锥形瓶内，看到了具有催化作用的铂丝保持红装置的锥形瓶内，看到了具有催化作用的铂丝保持红热，同时瓶内生成了红棕色的气体。写出在此过程中可能发生反应热，同时瓶内生成了红棕色的气体。写出在此过程中可能发生反应的化学方程式的化学方程式_。【解析解析】(1)A(1)A装置是固体和固体混合加热制备氨气的装置，应选用的装置是固体和固体混合加热制备氨气的装置，应选用的试剂是试剂是NHNH4 4ClCl和和Ca(OH)Ca(OH)2 2固体。氨气极易溶于水，比空气密度小，要用向固体。氨气极易溶于水，比空气密度小，要用向下排空气法收集。干燥氨气用碱石灰等碱性干燥剂。下排空气法收集。干燥氨气用碱石灰等碱性干燥剂。(2)B(2)B装置是固体装置是固体和液体在不加热时反应制氨气的装置，可选用浓氨水和生石灰和液体在不加热时反应制氨气的装置，可选用浓氨水和生石灰(或固体或固体NaOH)NaOH)混合反应。混合反应。(3)(3)氨气极易溶于水，用氨气极易溶于水，用C C装置进行喷泉实验时，先要装置进行喷泉实验时，先要打开止水夹，然后挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶，氨气溶于水导打开止水夹，然后挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶，氨气溶于水导致烧瓶内压强急剧减小，外界大气压将烧杯内的水压入烧瓶即可形成致烧瓶内压强急剧减小，外界大气压将烧杯内的水压入烧瓶即可形成喷泉。喷泉。(4)(4)对于装置对于装置D D，可以设法使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，排出玻璃导管，可以设法使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，排出玻璃导管中的空气，瓶内氨气与水接触，产生喷泉。中的空气，瓶内氨气与水接触，产生喷泉。(5)(5)本实验的原理：氨在本实验的原理：氨在受热时被催化氧化为受热时被催化氧化为NONO，NONO与与O O2 2反应变成红棕色的反应变成红棕色的NONO2 2。答案：答案：(1)2NH(1)2NH4 4ClClCa(OH)Ca(OH)2 2=CaCl=CaCl2 22NH2NH3 32H2H2 2O O向下排空气碱石灰向下排空气碱石灰(或氢氧化钠固体、氧化钙固体等或氢氧化钠固体、氧化钙固体等)(2)(2)氧化钙氧化钙(或固体氢氧化钠或固体氢氧化钠)浓氨水浓氨水(3)(3)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水打开止水夹，挤出胶头滴管中的水(4)(4)打开止水夹，用手打开止水夹，用手(或热毛巾等或热毛巾等)将烧瓶焐热，氨气受热膨胀，赶将烧瓶焐热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管中的空气，氨气与水接触，产生喷泉出玻璃导管中的空气，氨气与水接触，产生喷泉(5)4NH(5)4NH3 35O5O2 2=4NO=4NO6H6H2 2O,2NOO,2NOO O2 2=2NO=2NO2 2 催化剂催化剂3.3.（20152015南昌模拟）资料显示：南昌模拟）资料显示：“氨气可在纯氧中安静燃烧氨气可在纯氧中安静燃烧”。某校化学小组学生用下列装置。某校化学小组学生用下列装置(部分固定、夹持装置、加热部分固定、夹持装置、加热仪器和橡胶管等略去仪器和橡胶管等略去)进行有关氨气制取和性质的实验探究。进行有关氨气制取和性质的实验探究。回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)若用装置若用装置制取制取NHNH3 3，其反应的化学方程式为，其反应的化学方程式为_；若要测定生成的若要测定生成的NHNH3 3的体积，则必须选择的装置是的体积，则必须选择的装置是_(_(填装置序号填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是，装置中所盛试剂应具有的性质是_。(2)(2)若用装置若用装置制取并收集干燥的制取并收集干燥的NHNH3 3，烧瓶内装的试剂是，烧瓶内装的试剂是_，分，分液漏斗中装的试剂是液漏斗中装的试剂是_，收集装置应选择，收集装置应选择_(_(填装置序填装置序号号)。(3)(3)小组成员设计了小组成员设计了、装置进行氨气与氧气在不同条件下反应的装置进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。将产生的氨气与过量的氧气通到装置实验。将产生的氨气与过量的氧气通到装置(催化剂为铂石棉催化剂为铂石棉)中，中，用酒精喷灯加热：用酒精喷灯加热：氨催化氧化的化学方程式是氨催化氧化的化学方程式是_；试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是_。停止反应后，立即关闭停止反应后，立即关闭中两个活塞。一段时间后，将试管浸入冰中两个活塞。一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气体颜色变浅，请结合化学方程式说明原因水中，试管内气体颜色变浅，请结合化学方程式说明原因_。(4)(4)将过量的氧气与产生的氨气分别从将过量的氧气与产生的氨气分别从a a、b b两管进气口通入到装置两管进气口通入到装置中，并在中，并在b b管上端点燃氨气。管上端点燃氨气。两气体通入的先后顺序是两气体通入的先后顺序是_，其理由是，其理由是_。氨气燃烧的化学方程式是氨气燃烧的化学方程式是_。【解析解析】(1)(1)装置装置适用于适用于“固固+固固”加热制取气体，制取加热制取气体，制取NHNH3 3时所用时所用试剂是试剂是NHNH4 4ClCl和和Ca(OH)Ca(OH)2 2。若测定。若测定NHNH3 3的体积，必须用排液体法，而的体积，必须用排液体法，而NHNH3 3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NHNH3 3反应，也不反应，也不溶解溶解NHNH3 3才行。才行。(2)(2)装置装置是是“固固+液液”反应，不需加热的装置，制取反应，不需加热的装置，制取NHNH3 3时，可用浓时，可用浓氨水和碱石灰作用。氨水和碱石灰作用。(3)(3)氨的催化氧化生成的氨的催化氧化生成的NONO遇氧气生成二氧化氮为红棕色。生成的遇氧气生成二氧化氮为红棕色。生成的二氧化氮气体中存在如下平衡二氧化氮气体中存在如下平衡2NO2NO2 2(气气)N)N2 2O O4 4(气气)+)+热量，降热量，降温平衡会正向移动，生成更多无色的四氧化二氮。温平衡会正向移动，生成更多无色的四氧化二氮。(4)(4)氨气在空气中不能燃烧，在纯氧中能燃烧，故需先通氧气，造氨气在空气中不能燃烧，在纯氧中能燃烧，故需先通氧气，造成高浓度的氧气环境，且可避免不能燃烧的氨气污染环境。成高浓度的氧气环境，且可避免不能燃烧的氨气污染环境。答案答案:(1)2NH(1)2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2=2NH=2NH3 3+CaCl+CaCl2 2+2H+2H2 2O O 氨气难溶于该试剂，且该试剂不易挥发，不与氨气反应氨气难溶于该试剂，且该试剂不易挥发，不与氨气反应(2)CaO(2)CaO(或或NaOHNaOH或碱石灰或碱石灰)浓氨水浓氨水(或浓氯化铵溶液或浓氯化铵溶液)(3)4NH(3)4NH3 3+5O+5O2 2=4NO+6H=4NO+6H2 2O 2NO+OO 2NO+O2 2=2NO=2NO2 22NO2NO2 2(g)N(g)N2 2O O4 4(g)(g)(正反应为放热反应正反应为放热反应)，降低温度使平衡正向移，降低温度使平衡正向移动，部分红棕色动，部分红棕色NONO2 2转化为无色转化为无色N N2 2O O4 4(4)(4)先通入先通入O O2 2，后通入，后通入NHNH3 3 若先通氨气，氨在空气中不能点燃，若先通氨气，氨在空气中不能点燃，逸出造成污染逸出造成污染 4NH4NH3 3+3O+3O2 2=2N=2N2 2+6H+6H2 2O O催化剂催化剂点燃点燃