Question

如圖所示“合成氨”的演示實驗(夾持儀器均已省略)。在Y形管的一側用Zn粒和稀H2SO4反應制取H2，另一側用NaNO2固體和NH4Cl飽和溶液反應制取N2，N2和H2混合后通過還原鐵粉來合成NH3，再將產生的氣體通入酚酞試液中，若酚酞試液變紅，則說明產生了氨氣。

 

某課外活動小組通過查閱資料和多次實驗，得到了如下信息：

信息一：NaNO2固體和飽和NH4Cl溶液混合加熱的過程中發生如下反應：

①NaNO2＋NH4Cl NH4NO2＋NaCl

②NH4NO2NH3↑＋HNO2

③2HNO2N2O3↑＋H2O

④2NH3＋N2O32N2＋3H2O

信息二：查閱資料，不同體積比的N2、H2混合氣體在相同實驗條件下合成氨，使酚酞試液變紅所需要的時間如下：

N2和H2的體積比	5∶1	3∶1	1∶1	1∶3	1∶5
酚酞變紅色所需時間/min	8～9	7～8	6～7	3～4	9～10

 

據此回答下列問題：

(1)Y形管左側管中發生反應的離子方程式________________________。

(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是_________________________________

(3)課外活動小組的同學們認為，該實驗中即使酚酞變紅也不能說明N2和H2反應合成了NH3，得出此結論的理由是________________________。

請你另設計一個簡單的實驗驗證你的理由____________________。欲解決這一問題，可以選用下圖中的________裝置連接在原裝置中的________和________之間。

 

(4)在上述實驗過程中，為盡快觀察到酚酞試液變紅的實驗現象，應該控制N2和H2的體積比為________比較適宜；但該裝置還難以實現此目的，原因是______________________________________。

(5)實驗過程中通入試管C中的氣體成分有________。

 

Answer 1

(1)Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑

(2)增大混合氣體與催化劑的接觸面積，使反應進行得更快

(3)從分步反應可知，產生N2的過程中，有可能直接產生氨氣　將混合加熱產生的氣體直接通入酚酞試液，若試液變紅，則說明理由成立；否則，說明理由不成立　③　A　B

(4)1∶3　無法控制通入B中N2和H2的體積比

(5)NH3、N2、H2

【解析】(1)根據Y形管右側管需加熱，說明右側管反應制取N2，左側管反應制取H2。(2)鐵粉撒在石棉絨上的目的是增大與混合氣體的接觸面積，從而提高催化效率，增大反應速率。(3)因為NH4NO2分解可產生NH3，所以不能證明N2和H2反應生成了NH3。直接將Y形管中混合氣體通入酚酞試液，若試液變紅，則理由成立，否則理由不成立。在A、B之間加一個除NH3的裝置，排除了NH3的干擾。(4)由表可知V(N2)∶V(H2)＝1∶3時，反應最快，在Y形管中，無法控制氣體的體積。(5)氣體成分中有生成的NH3，同時還有未反應的N2、H2。