Question

【題目】高氯酸銨(NH4ClO4)常作火箭發射的推進劑，實驗室可用NaClO4、NH4Cl等原料制取(部分物質溶解度如圖1、圖2)，其實驗流程如圖3所示，回答下列問題：

(1)反應器中發生反應的基本反應類型是____________________。

(2)上述流程中操作Ⅰ為_____，操作Ⅱ為________。

(3)已知NH4ClO4在400 ℃時開始分解為N2、Cl2、O2、H2O。某課題組設計實驗探究NH4ClO4的分解產物(假設裝置內藥品均足量，部分夾持裝置已省略；實驗開始前，已用CO2氣體將整套實驗裝置中的空氣排盡；焦性沒食子酸溶液用于吸收氧氣)。

①寫出高氯酸銨分解的化學方程式：_______________________。

②為了驗證上述產物，按氣流從左至右，裝置的連接順序為A→_______________ (填裝置的字母)，證明氧氣存在的實驗現象為__________________。

③若裝置E硬質玻璃管中的Cu粉換成Mg粉，向得到的產物中滴加蒸餾水，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍色的氣體。滴加蒸餾水發生反應的化學方程式為___________。

Answer 1

【答案】復分解反應 冷卻結晶 重結晶 2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O↑ F→B→D→C→E→H→G 裝置E硬質玻璃管中的紅色粉末變為黑色 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

【解析】

由圖可知，NaClO4的溶解度受溫度的影響較大，NaCl溶解度受溫度影響不大，80℃時浸取液冷卻至0℃過濾，NaClO4的溶解度迅速降低，析出晶體，NaClO4中加入氯化銨的飽和溶液，可轉化為更難溶的沉淀，根據物質溶解情況，可以知道析出高氯酸銨，過濾洗滌干燥就可以得到高氯酸銨固體；高氯酸銨的分解產物先通過盛裝無水CuSO4粉末的F裝置，再通過潤濕的紅色布條，然后利用盛裝NaOH溶液的試劑瓶吸收Cl2，利用濃硫酸干燥氣體，氣體氣體通過Cu粉可用于檢驗O2，G裝置利用排水集氣法用于檢驗N2，由于O2也難溶于水，因此需要先用焦性沒食子酸吸收O2，以此解答。

（1）由流程可知，反應器中發生的反應為：NaClO4+NH4Cl=NH4Cl+NaCl，該反應為復分解反應；

（2）蒸發濃縮后經過操作I可以過濾，NH4ClO4的溶解度隨溫度的升高而升高，因此操作Ⅰ為冷卻結晶；經過操作Ⅱ將粗產品得到純凈的產品，因此操作Ⅱ為重結晶；

（3）①由題干可知，NH4ClO4分解生成N2、Cl2和H2O，結合原子守恒可知生成物中還有O2，因此反應方程式為：2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O↑；

②対生成的氣體進行檢驗時，應先用無水CuSO4固體檢驗水蒸氣，再用濕潤的紅色布條檢驗Cl2， O2用O2與Cu結合變為黑色進行檢驗，G裝置排水集氣法用于檢驗N2，由于O2也難溶于水，因此需要先用焦性沒食子酸吸收O2，因此裝置的連接順序為：A→F→B→D→C→E→H→G；證明O2存在的實驗現象為E中紅色的粉末變為黑色；

③Mg能與N2反應生成Mg3N2，Mg3N2與水反應生成能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體為NH3，因此反應方程式為：Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑。