Question

下圖為某套實驗裝置示意圖，其中加熱裝置和部分藥品等均已經省略（裝置①和裝置②為氣體發生裝置）。

（1）甲同學用此裝置（在A、B間增加一盛有濃硫酸的洗氣瓶）制備NO₂并驗證其性質。裝置①用于實驗室制備NH₃，用裝置②制備過量O₂。裝置①中發生反應的化學方程式是                。B處冰水冷卻的U型管中有紅棕色氣體生成且越接近U型管底部顏色越淺，請解釋原因                       。
（2）乙同學用此套裝置合成SO₃，B處冰水冷卻的U型管中有固體出現。C中若盛放酸性K₂Cr₂O₇溶液，則在C中發生的氧化還原反應的離子方程式是             （生成物中Cr以Cr³⁺形式存在）；現欲制得純凈干燥的SO₃，若C中盛放NaOH溶液，則此裝置中存在明顯不足，應如何改進                   （從下面給出的實驗裝置中選擇字母標號補充或替換，并用簡要文字說明補充和替換的位置）。

（3）丙同學擬驗證NO能被氨氣還原并測算其轉化率（裝置①、裝置②分別制NO和NH₃），將上述裝置A、B、C分別換成下列⑤、⑥、⑦。

請回答：裝置⑦的作用可能是           ；若進入裝置⑤的NO共22．4L（已折算為標準狀況，下同），氨氣過量，最后收集到標準狀況下11．2LN₂，則NO的轉化率是            。

Answer 1

(1)2NH₄Cl+Ca(OH)₂ CaCl₂+2NH₃ ↑+2H₂O
因為2NO+O₂=2NO₂，2NO₂(紅棕)N₂O₄(無色)，正反應是放熱反應，U型管底部的溫度降低，上述平衡向右移動，NO₂濃度降低，顏色變淺
(2) Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O
將e、m依次連接在B、C之間或將C裝置換成f
(3) 吸收未反應的NO        60%

解析試題分析：（1）實驗室制取氨氣的化學方程式為2NH₄Cl+Ca(OH)₂CaCl₂+2NH₃ ↑+2H₂O ；氨氣催化氧化的產物有NO，NO與氧氣反應生成紅棕色NO₂，NO₂與N₂O₄存在平衡：2NO₂(紅棕)N₂O₄(無色)，正反應是放熱反應，U型管底部的溫度降低，上述平衡向右移動，NO₂濃度降低，顏色變淺。
（2）酸性K₂Cr₂O₇溶液與未反應的二氧化硫發生氧化還原反應，離子方程式為Cr₂O₇^2-+3SO₂+2H⁺=2Cr³⁺+3SO₄^2-+H₂O  ；此裝置中存在明顯不足是易發生倒吸且空氣中的水蒸氣易進入B中，得不到純凈干燥的SO₃，需在B、C之間依次加裝置e、m，e裝置防止空氣中的水蒸氣進入B，m是安全瓶的作用防倒吸；或將C裝置換成f裝置，既可吸收二氧化硫，還可防倒吸，防止水蒸氣進入B中。
（3）裝置⑥的作用是吸收未反應的氨氣，則⑦的作用可能是吸收未反應的NO；根據反應的化學方程式有6NO～5N₂,所以生成標準狀況下11．2LN₂，物質的量為0．5mol，消耗NO的物質的量是0．6mol，原有NO的物質的量是22．4L/22．4L/mol=1mol，所以NO的轉化率是0．6mol/1mol×100%=60%．
考點：考查氨氣的制取化學方程式的書寫，化學平衡理論的應用，實驗裝置的判斷，轉化率的計算