Question

【題目】高氯酸銨（NH4ClO4）為白色晶體，具有不穩(wěn)定性，在400 ℃時開始分解產(chǎn)生多種氣體，常用于生產(chǎn)火箭推進劑。某化學(xué)興趣小組同學(xué)利用下列裝置對NH4ClO4的分解產(chǎn)物進行探究。（假設(shè)裝置內(nèi)藥品均足量，部分夾持裝置已省略。）

（1）在實驗過程中發(fā)現(xiàn)C中銅粉由紅色變?yōu)楹谏�，說明產(chǎn)物中有____________（填化學(xué)式）生成。

（2）實驗完畢后，取D中硬質(zhì)玻璃管中的固體物質(zhì)于試管中，滴加蒸餾水，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體，產(chǎn)生該氣體的化學(xué)方程式為______________。

（3）通過上述實驗現(xiàn)象的分析，某同學(xué)認為產(chǎn)物中還應(yīng)有H2O，可能有Cl2。該同學(xué)認為可能有Cl2存在的理由是_________________________________。

（4）為了證明H2O和Cl2的存在，選擇上述部分裝置和下列提供的裝置進行實驗：

①按氣流從左至右，裝置的連接順序為A→________→________→________。

②實驗結(jié)束后發(fā)現(xiàn)G中液體變?yōu)槌赛S色，用必要的文字和方程式解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因：________________________。

③F中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________。

（5）實驗結(jié)論：NH4ClO4分解時產(chǎn)生了上述幾種物質(zhì)，則高氯酸銨分解的化學(xué)方程式為________________________________________________。

（6）在實驗過程中儀器E中裝有堿石灰的目的是________________；實驗結(jié)束后，某同學(xué)擬通過稱量D中鎂粉質(zhì)量的變化，計算高氯酸銨的分解率，會造成計算結(jié)果__________（填“偏大”“偏小”或“無法判斷”）。

Answer 1

【答案】（1）O2

（2）Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑

（3）O2和N2都是氧化產(chǎn)物，根據(jù)化合價變化規(guī)律，還應(yīng)存在還原產(chǎn)物，從而判斷出氯元素的價態(tài)降低，可能生成Cl2（答出要點即可）

（4）①H G F

②在KBr溶液中通入Cl2，發(fā)生反應(yīng)：2KBr+Cl22KCl+Br2，生成的溴溶于水使溶液呈橙黃色

③Cl2+2OHCl+ClO+H2O

（5）2NH4ClO4N2↑+2O2↑+Cl2↑+4H2O

（6）吸收空氣中的CO2和水蒸氣 偏大

【解析】（1）加熱分解的氣體經(jīng)過堿石灰干燥后，還能使銅由紅色變?yōu)楹谏�，說明生成了氧化銅，所以產(chǎn)物中含有O2。

（2）根據(jù)題干信息可知D中固體與H2O反應(yīng)產(chǎn)生NH3，說明高氯酸銨分解產(chǎn)物中還有氮氣生成，氮氣與鎂反應(yīng)生成氮化鎂，氮化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣：Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑。

（3）氧化還原反應(yīng)中元素的化合價升高和降低是對立統(tǒng)一的關(guān)系，所以應(yīng)該存在化合價降低的情況，所以可能有氯氣生成。

（4）檢驗水蒸氣和氯氣，應(yīng)該先用H中無水硫酸銅檢驗水的存在，然后將氯氣通入KBr溶液中，發(fā)生反應(yīng)：2KBr+Cl22KCl+Br2，生成的溴單質(zhì)溶于水呈橙黃色。為防止剩余氯氣污染環(huán)境，還需進行尾氣處理，所以氣流順序為：A、H、G、F。F中氯氣與NaOH溶液發(fā)生的離子反應(yīng)為：Cl2+2OHCl+ClO+H2O。

（5）由實驗現(xiàn)象可知高氯酸銨分解的產(chǎn)物有O2、Cl2、N2和H2O，根據(jù)得失電子相等，配平得方程式：2NH4ClO4N2↑+2O2↑+Cl2↑+4H2O。

（6）儀器F中裝有堿石灰的目的是吸收空氣中的CO2和水蒸氣；但空氣中的N2和O2仍會進入D中，造成產(chǎn)物質(zhì)量偏大，導(dǎo)致計算出高氯酸銨的分解率偏大。