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2021学年第3节 氮的循环第2课时课时训练
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这是一份2021学年第3节 氮的循环第2课时课时训练，共23页。试卷主要包含了下列方法适合实验室制取氨气的是，利用下图所示装置及药品制取氨气，下图为氨气喷泉实验的装置等内容，欢迎下载使用。
第2课时 氨气和铵盐
基础过关练
题组一 氨气的性质
1.(2021江苏盐城实验中学高一质量检测)下列气体不能用排水集气法收集的是 ( )
A.NO B.NH3 C.O2 D.CO
2.(2020安徽合肥六校联考高一期末)如图利用培养皿探究氨气的性质,实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一培养皿扣在上面。下表中对实验现象的描述及解释均正确的是 ( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与HCl反应生成了NH4Cl固体
B
浓硫酸附近无明显现象
NH3与浓硫酸不发生反应
C
氯化铜溶液中出现白色浑浊物
白色浑浊物的成分是Cu(OH)2
D
湿润的红色石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
3.(2020湖南长沙一中期末模拟)无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体依次经过下图各装置,最后得到酸性溶液,而无气体剩余。则甲气体的组成为 ( )
A.NH3、NO2、N2 B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO2、CO2 D.NO、CO2、N2
题组二 氨气的实验室制法
4.(2020山东德州高一上期末)以下关于实验室制备氨气的装置和药品的选择中不正确的是 ( )
5.(2020山东济宁微山一中高一测试)下列方法适合实验室制取氨气的是 ( )
A.N2和H2在高温、高压和有催化剂存在的条件下合成氨气
B.加热NH4HCO3制取氨气
C.向生石灰固体上滴加浓氨水
D.将NH4Cl稀溶液和NaOH稀溶液混合
6.利用下图所示装置及药品制取氨气。
(1)A中制氨气的化学方程式是 。
(2)B中碱石灰的作用是 。
(3)C是用集气瓶收集氨气的装置,请绘出装置图。
(4)证明氨气已集满的简单操作和现象是
。
题组三 喷泉实验及原理
7.下图是喷泉实验装置图,下列说法正确的是 ( )
A.烧瓶中的溶液呈红色,则原气体一定是SO2
B.形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压
C.烧瓶中的溶液呈蓝色,则原气体可能是氨气
D.若将紫色石蕊溶液改成氢氧化钠溶液,则CO、CO2均能形成喷泉
8.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积的下列气体:①NO2,②HCl,③NH3。现将3支试管均倒置于水槽中,充分溶解后,所得溶液的物质的量浓度大小关系正确的是 ( )
A.①>②>③ B.①=②=③
C.②=③>① D.③>②>①
9.在如图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满整个烧瓶。则a和b分别是 ( )
选项
a(干燥气体)
b(液体)
A
NO2
水
B
CO2
CaCl2溶液
C
Cl2
饱和NaCl溶液
D
NH3
水
10.下图为氨气喷泉实验的装置:
(1)写出实验室制取NH3的化学方程式: 。
(2)收集氨气可使用 法,要得到干燥的氨气可选用 做干燥剂。
(3)用甲图装置进行喷泉实验,烧瓶内已装满干燥的氨气,引发喷泉的操作是 ,该实验的原理是 。
(4)如果只提供乙图装置,请说明引发喷泉的方法: 。
题组四 铵盐的性质及NH4+的检验
11.(2020福建福州高三上调研)为了检验某固体物质中是否含有NH4+,你认为下列试纸和试剂一定用不到的是 ( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤ B.④⑤ C.①③ D.①④⑤
12.(2020山东济南历城二中高一上期末)试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是 ( )
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞试液
D.加氢氧化钠溶液,加热,滴入石蕊试液
13.(2020安徽淮北师大附中高一上月考)将盛有NH4HCO3的试管加热,使放出的气体依次通过盛有足量Na2O2的干燥管,足量浓H2SO4的洗气瓶,最后得到的气体是 ( )
A.NH3 B.O2 C.H2O D.CO2
14.探究氨气及铵盐性质的过程中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是 ( )
A.将装有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水
B.NH3溶于水得到的NH3·H2O为弱碱
C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3热稳定性差
D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,说明氨气的氧化产物为NO2
15.(2020四川成都高一期末)氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一。其中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂设计如下流程处理氨氮废水:
(1)过程①的目的是将NH4+转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出。过程①反应的离子方程式为 。
(2)过程②加入NaClO可将废水中的NH4+和NH3·H2O转化为无毒气体,该反应是 (填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”),该反应生成的含氮元素、氯元素的物质分别为 、 (写化学式)。
(3)余氯废水中主要含NaCl、NaClO以及HClO,过程③中去除余氯的溶液X可能是 (填字母)。
a.KOH溶液
b.Na2SO3溶液
c.Na2S溶液
写出用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式: 。
能力提升练
题组一 氨气及铵盐性质的实验探究
1.(2020河北衡水第十三中学高一质量检测,)NH3极易溶于水,可用于喷泉试验。回答下列问题:
(1)实验室制取NH3通常有两种方法:ⅰ.氢氧化钙与氯化铵固体共热;ⅱ.常温下将固体氢氧化钠与浓氨水混合。下图为两种常用发生装置:
①方法ⅰ制取氨气的化学方程式为 。
②方法ⅱ应选用的发生装置是 (填“A”或“B”),生成NH3的原因是
(2)进行如图所示喷泉实验时,上部烧瓶中已充满干燥的NH3,引发喷泉的操作是 ;若在烧杯内的水中滴加几滴无色酚酞试液,则形成喷泉后,烧瓶里的溶液呈 色。
2.(2020安徽合肥一中、六中、八中高一期中,)氮化镁(Mg3N2)在工业上具有非常广泛的应用。某化学兴趣小组用镁和氮气反应制备Mg3N2并进行有关实验。实验装置如图所示:
已知:①氮化镁常温下为浅黄色粉末,极易与水反应生成一种有刺激性气味的气体;
②亚硝酸钠和氯化铵制取氮气的反应剧烈且放热,产生氮气的速度较快;
③温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2;
④硫酸亚铁具有还原性,容易被氧化。
回答下列问题:
(1)写出A装置中制取N2发生反应的化学方程式: 。
(2)实验装置(可重复使用)的连接顺序(按气流从左到右,填接口处的字母):a→ , → , → , →h,i→ 。
(3)某同学检验A装置的气密性,关闭止水夹K后,开启分液漏斗活塞,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶。试判断:A装置是否漏气? (填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。
(4)装置B中为硫酸亚铁饱和溶液,作用是 。
(5)加热至反应开始发生,需移走A装置中的酒精灯,原因是 。
(6)反应结束后,取m g E中固体于试管中,加足量蒸馏水,有刺激性气味气体产生,再滴加稀硫酸至试管中固体全部溶解,得V mL气体(已换算为标准状况),则固体中氮化镁的质量分数为 。
3.(2020湖南师大附中高一期末,)某课外活动小组在实验室用如图所示装置制取氨气并验证氨气的某些性质。请回答下列问题:
(1)写出此实验中制氨气的化学方程式: 。
(2)实验进行一段时间后,观察到硬质玻璃管内黑色氧化铜粉末变为红色,盛无水硫酸铜的干燥管内出现蓝色,同时经验证有氮气生成。根据以上描述,写出在硬质玻璃管内发生反应的化学方程式: ;这个反应说明氨气具有 (填字母)。
A.碱性 B.还原性 C.氧化性 D.不稳定性
(3)装置E的作用是 ,装置F的作用是 。E中的碱石灰 (填“能”或“不能”)换成无水CaCl2。
(4)D中浓硫酸的主要作用是 。
4.(2020山东枣庄高一上期末,)某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应,按图示装置进行实验(夹持装置已略去)。
已知装置A、B可选药品:浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
(1)仪器a的名称为 ;仪器 b的名称为 。
(2)装置A烧瓶中固体的作用为 (填字母)。
A.催化剂 B.氧化剂
C.还原剂 D.反应物
(3)仪器b中盛放的试剂可以是 (填字母)。
A.浓硫酸 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.硫酸铜
(4)装置E中发生反应的化学方程式为 。
(5)甲、乙两同学分别按上述装置进行实验,一段时间后:
①甲观察到装置F中只有白烟生成,白烟的成分是 (写化学式)。
②乙观察到装置F中有红棕色气体,装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因: 。
(6)为帮助甲实现在装置F中也观察到红棕色气体,可在原实验的基础上进行改进。
你的改进措施是 。
题组二 喷泉实验及原理的应用
5.()如图所示为“双色双喷泉”实验装置,图中烧瓶内分别充满氨气和氯化氢,烧杯内盛装滴有紫色石蕊试液的蒸馏水。下列说法错误的是 ( )
A.在实验室中,可用浓氨水和生石灰制备氨气,用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢
B.在实验室中制备干燥的氨气和氯化氢时,可选用相同的干燥剂
C.实验中同时打开止水夹a、c、d,即可分别形成蓝色和红色喷泉
D.喷泉结束后,将烧瓶内溶液混合后呈紫色,蒸干可得氯化铵固体
6.(2020福建厦门一中高一上月考,)喷泉是一种常见的现象,其产生原因是存在压强差。
(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。打开止水夹,将胶头滴管中的液体挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,烧杯中的液体快速呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。下列可能形成上述这种喷泉的是 (填字母)。
A.NH3和1 mol·L-1盐酸
B.NO和H2O
C.CO2与饱和碳酸氢钠溶液
D.CO2和NaOH溶液
E.NO2和H2O
F.Cl2与饱和NaCl溶液
(2)在图Ⅱ的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质后,能产生喷泉的是 (填字母)。
A.Cu与浓硫酸 B.Cu与稀硝酸
C.Fe与浓硝酸 D.Al与稀硫酸
(3)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图Ⅰ是上部烧瓶内气体压强 (填“增大”或“减小”,下同);图Ⅱ是下部锥形瓶内气体压强 。
(4)某学生积极思考喷泉原理的应用,设计了如图Ⅲ所示的装置。
①如果关闭止水夹c,打开止水夹a、b,再挤压胶头滴管,则可能出现的现象为 。
②在①操作的基础上,若要在该装置中产生双喷泉现象,其操作是 。
答案全解全析
第2课时 氨气和铵盐
基础过关练
1.B
2.A
3.B
4.A
5.C
7.C
8.B
9.D
11.B
12.B
13.B
14.D
1.B 氨气极易溶于水,不能用排水法收集;NO、O2、CO都是难溶于水的气体,可用排水法收集。
2.A 向NaOH固体上滴几滴浓氨水,会产生氨气。NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应生成氯化铵固体,现象是有白烟产生,A正确;氨气与浓硫酸发生反应生成硫酸铵,B错误;氨气与氯化铜溶液发生反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,C错误;氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是NH3与水反应生成NH3·H2O,NH3·H2O电离产生OH-,溶液呈碱性,但NH3不属于碱,D错误。
3.B 甲气体无色,所以不可能含有NO2,通过浓硫酸气体体积减少20 mL,则一定含有NH3;通过一定量过氧化钠,气体显红棕色,则说明甲气体中一定含有NO和CO2,最终无气体剩余,说明一定不含N2,所以甲气体含有NH3、NO、CO2,B项正确。
4.A 实验室用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合加热制取NH3,故A不正确;碱石灰可以除去NH3中的水蒸气,故B正确;氨气的密度比空气小,用向下排空气法收集,故C正确;NH3极易溶于水,用倒置的漏斗可以防倒吸,故D正确。
5.C 氮气与氢气化合生成氨气为可逆反应,不能进行到底,得到产物不纯净,且条件要求高,适合工业制备氨气,不适合实验室制备,故A不符合题意;碳酸氢铵受热分解生成水、氨气和二氧化碳,所以不适合实验室制备,故B不符合题意;向生石灰固体上滴加浓氨水,可以用来制备氨气,故C符合题意;将NH4Cl稀溶液和NaOH稀溶液混合,生成一水合氨和氯化钠,得不到大量氨气,故D不符合题意。
6.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)干燥NH3 (3) (4)将湿润的红色石蕊试纸靠近C右侧的导管口,试纸变成蓝色
解析 (1)由装置图可知,该实验用氯化铵和氢氧化钙固体在加热条件下反应制取氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气为碱性气体,反应过程中产生水,氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。
(3)由于氨气密度比空气小、易溶于水,所以不能采用排水法收集,只能用向下排空气法收集。
(4)氨气溶于水形成的溶液显碱性,将湿润的红色石蕊试纸靠近C右侧的导管口,若试纸变成蓝色,说明氨气已集满。
7.C 烧瓶中的溶液呈红色,说明气体溶于水呈酸性,则原气体可能是HCl等易溶于水的酸性气体,A错误;烧瓶中的气体易溶于水或能与水反应,从而使烧瓶内压强小于外界大气压形成喷泉,B错误;烧瓶中的溶液呈蓝色,则气体溶于水或与水反应所得溶液一定呈碱性,因此原气体可能是氨气,C正确;CO不溶于水也不与氢氧化钠溶液反应,若将紫色石蕊溶液改成氢氧化钠溶液,CO不能形成喷泉,D错误。
8.B 设试管体积为V(单位:L),气体的摩尔体积为Vm(单位:L·mol-1),则充分溶解后,3支相同体积的试管中溶液的情况:①3NO2+H2O 2HNO3+NO,气体减少23V,所以试管中溶液体积为23V,生成的HNO3的物质的量为2V3Vm,溶液浓度为2V3Vm÷23V=1Vm;②HCl全溶于水,所以试管中溶液体积为V,溶液浓度为VVm÷V=1Vm;③NH3全溶于水,所以试管中溶液体积为V,溶液浓度为VVm÷V=1Vm;综上,所得溶液的物质的量浓度大小关系是①=②=③,B选项正确。
9.D 二氧化氮与水反应生成一氧化氮,气体体积变为原来的三分之一,A项不符合题意;常温下,二氧化碳在CaCl2溶液中的溶解度很小,B项不符合题意;氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,C项不符合题意。
10.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)向下排空气 碱石灰 (3)打开止水夹,挤压胶头滴管使滴管内的水进入烧瓶 胶头滴管中挤出的水溶解了烧瓶中的氨气,使烧瓶中压强迅速减小,当小于外界大气压时,烧杯中的水在内外压强差的作用下被压入烧瓶形成喷泉 (4)打开止水夹,用双手(或热毛巾)捂住烧瓶,使烧瓶内气体膨胀
解析 (1)实验室用氯化铵和氢氧化钙固体在加热条件下反应制取NH3,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)由于氨气的密度比空气小,且极易溶于水,所以不能用排水法收集,可用向下排空气法收集;制取NH3的过程中会产生水,使氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。(3)氨气极易溶于水,打开止水夹,挤压胶头滴管使滴管内的水进入烧瓶,氨气溶于水后烧瓶内压强迅速减小,从而形成喷泉。(4)打开止水夹,用双手(或热毛巾)捂住烧瓶,使烧瓶内气体体积膨胀,压强增大,将NH3压入导管中,当氨气与水接触时,因氨气极易溶于水导致烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉。
11.B 铵根离子和氢氧化钠溶液共热可以产生氨气,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,所以一定用不到的物质是蓝色石蕊试纸及稀硫酸,故选B。
12.B 铵盐中含有NH4+,NH4+的检验方法是取少量待测物于试管中,加入NaOH溶液后加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝则待测物中含有NH4+,故选B。
13.B NH4HCO3受热分解的反应为NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑,放出的气体通过盛有足量过氧化钠的干燥管,过氧化钠与二氧化碳、水反应生成氧气,从盛放过氧化钠的干燥管出来的气体为氨气、氧气,再通过盛有足量浓H2SO4的洗气瓶,浓硫酸吸收氨气,最后得到的气体为氧气,故选B。
14.D 氨气极易溶于水,使试管内压强迅速减小,液体迅速充满试管,A项正确;NH3·H2O为弱碱,B项正确;加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明碳酸氢铵受热易分解,不稳定,C项正确;氨气催化氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮,D项错误。
15.答案 (1)NH4++OH- NH3↑+H2O (2)氧化还原反应 N2 NaCl (3)bc HClO+SO32- Cl-+SO42-+H+(或HClO+2SO32- Cl-+SO42-+HSO3-)
解析 (1)过程①中加入NaOH溶液,将大部分NH4+与OH-作用,生成NH3。反应的离子方程式为NH4++OH- NH3↑+H2O。
(2)过程②中加入NaClO,可与废水中的NH4+和NH3·H2O发生氧化还原反应,转化成N2和Cl-等。
(3)余氯废水中主要含NaCl、NaClO以及HClO,过程③中去除余氯(NaClO、HClO),可利用还原剂,将氯元素转化为Cl-。KOH溶液具有碱性,能与HClO反应,但产物KClO仍具有强氧化性,a不符合题意;Na2SO3具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-,b符合题意;Na2S具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-,c符合题意。用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式为HClO+SO32- Cl-+SO42-+H+或HClO+2SO32- Cl-+SO42-+HSO3-。
能力提升练
5.D
1.答案 (1)①2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O ②B 氢氧化钠固体溶于水时,放出大量的热,使浓氨水中的NH3·H2O分解产生氨气 (2)打开止水夹,挤压胶头滴管 红
解析 (1)①方法ⅰ制取氨气的原理:铵盐和碱共热能生成氨气,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。②方法ⅱ是在常温下将固体氢氧化钠与浓氨水混合,产生氨气的原因是氢氧化钠固体溶于水时,放出大量的热,使浓氨水中的NH3·H2O分解产生氨气。该反应不需要加热,所以应选用的发生装置是B。
(2)要引发喷泉,应设法使烧瓶内的气体大量减少,与外界产生压强差。打开止水夹,挤压胶头滴管,使水进入烧瓶,由于氨气极易溶于水,烧瓶内压强迅速减小,外界大气压将烧杯内的水压入烧瓶,形成喷泉。氨气溶于水,部分氨气与水反应生成NH3·H2O,使溶液显碱性,所以如果水中滴有无色酚酞试液,则形成喷泉后,烧瓶里的溶液呈红色。
2.答案 (1)NH4Cl+NaNO2 N2↑+NaCl+2H2O (2)f(g) g(f) b c d e d (3)无法确定 (4)除去氧气 (5)NaNO2与NH4Cl的反应剧烈且放热,产生氮气的速度较快,移走A装置中的酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2 (6)(1-3V2 800m)×100%
解析 (1)A装置中用氯化铵与亚硝酸钠溶液共热制备氮气,该反应的化学方程式为NH4Cl+NaNO2 N2↑+NaCl+2H2O。
(2)A装置为制备氮气的装置,根据已知信息:温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2,则氮气中会混有氧气、水蒸气,氧气会与镁反应生成氧化镁,同时氮化镁极易与水反应,则气体需先通过硫酸亚铁饱和溶液除去氧气,同时需用D装置做安全瓶防止倒吸,再通过浓硫酸除水蒸气,然后氮气与镁在装置E中反应,同时为了防止空气中的水蒸气进入装置E,需要在E的右侧再连接一个装置C,则装置的连接顺序为a→f(g),g(f)→b,c→d,e→h,i→d。
(3)由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶,因此无法判断装置的气密性是否良好。
(4)已知温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2,氧气能与镁反应,因此装置B中硫酸亚铁饱和溶液的作用是除去氧气。
(5)由于NaNO2和NH4Cl的反应剧烈且放热,产生氮气的速度较快,移走A装置中的酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2。
(6)反应结束后,取m g E中固体于试管中,加足量蒸馏水,有刺激性气味气体产生,再滴加稀硫酸至试管中固体全部溶解,得V mL气体(已换算为标准状况),则该气体为氢气,是镁与稀硫酸反应产生的,其物质的量为V×10-3L22.4 L/mol=V22 400 mol,根据关系式Mg~H2可知,固体中镁的物质的量为V22 400 mol,则固体中氮化镁的质量分数为mg-V22 400mol×24 g/molmg×100%=(1-3V2 800m)×100%。
3.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)3CuO+2NH3 3Cu+3H2O+N2 B (3)吸收水蒸气,干燥NH3 检验是否有水生成 不能 (4)吸收空气中的水分,排除干扰;吸收氨气,防止污染空气
解析 (1)氯化铵、氢氧化钙共热生成氨气、氯化钙、水,化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)硬质玻璃管内黑色氧化铜粉末变为红色,说明有单质铜生成,盛无水硫酸铜的干燥管内出现蓝色,说明有水生成,同时经验证有氮气生成,则氧化铜和氨气反应的化学方程式是3CuO+2NH3 3Cu+3H2O+N2。反应中氮元素化合价由-3价升高为0价,所以氨气表现还原性,选B。
(3)碱石灰是干燥剂,装置E的作用是吸收水蒸气,干燥NH3;无水硫酸铜遇水变蓝,装置F的作用是检验是否有水生成。CaCl2能与氨气反应,所以E中的碱石灰不能换成无水CaCl2。
(4)浓硫酸具有酸性,能吸收氨气,防止污染空气;浓硫酸具有吸水性,吸收空气中的水分,防止空气中的水进入F,排除干扰。
4.答案 (1)分液漏斗 球形干燥管 (2)A (3)B (4)4NH3+5O2 4NO+6H2O (5)①NH4NO3 ②3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O (6)调节K1增加装置A中产生氧气的量(或调节K2减少装置B中产生氨气的量或在E、F间增加盛有浓硫酸的洗气装置)
解析 (1)仪器a的名称是分液漏斗,仪器b的名称是球形干燥管。(2)根据题意可知装置A的作用是制取O2,所以烧瓶中的固体是二氧化锰,是过氧化氢分解的催化剂,故选A。(3)装置B的作用是制取氨气,根据装置图和题中所提供的药品可知是用浓氨水与生石灰混合制取氨气,除去氨气中的水蒸气用碱石灰,所以干燥管中的固体是碱石灰,故选B。(4)在E中发生氨气的催化氧化,反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。(5)①白烟是固体小颗粒,是NH3和HNO3(NO、O2、H2O共同反应生成)反应生成的NH4NO3固体。②反应生成的NO与O2反应生成红棕色的NO2,Cu与稀硫酸不反应,G中溶液变蓝说明Cu被氧化为Cu2+,原因是通入装置G中的NO2和H2O反应生成HNO3和NO,HNO3与Cu反应,离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O。(6)甲的实验中只观察到白烟,是因为NH3未被完全催化氧化,O2的量少;要保证NH3充分被氧化,则O2需过量,所以需增加O2的量或减少NH3的量;可调节K1增加装置A中的产气量或调节K2减少装置B中的产气量,使NH3充分被氧化;也可以在E、F间增加盛有浓硫酸的洗气装置,吸收未反应的氨气。
5.D 浓氨水中加入生石灰,生石灰与水反应并放出大量的热,促进氨气的挥发,浓盐酸中加入浓硫酸,浓硫酸吸收水,且放出大量的热,可促进氯化氢挥发,故A正确;可用硫酸钙干燥氨气和氯化氢,故B正确;打开止水夹a、c、d,氨气和氯化氢反应导致压强减小,从而形成蓝色和红色喷泉,故C正确;蒸干时氯化铵会分解,得不到氯化铵固体,故D错误。
6.答案 (1)AD (2)BD (3)减小 增大 (4)①装氨气的烧瓶中出现白烟 ②打开止水夹c
解析 (1)图Ⅰ中形成喷泉的条件是烧瓶中的压强变小,且最后几乎没有气体。A项,氨气与氯化氢反应生成氯化铵固体使烧瓶内压强减小,能形成喷泉,最终液体几乎充满烧瓶;B项,NO难溶于H2O,所以不能使烧瓶中的气体减少,不能形成喷泉;C项,CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度很小,不能形成喷泉;D项,CO2和NaOH溶液能迅速反应,导致烧瓶中的气体减少,压强减小,所以能形成喷泉,最终液体几乎充满烧瓶;E项,二氧化氮与水反应会有气体一氧化氮产生,能形成喷泉但液体不会充满烧瓶;F项,Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度不大,不能形成喷泉。(2)图Ⅱ中形成喷泉的条件是在锥形瓶中加入的物质能导致锥形瓶中压强变大。A项,Cu与浓硫酸常温下不反应,所以不能使锥形瓶中的压强变大;B项,铜与稀硝酸反应生成一氧化氮,使锥形瓶中的压强增大而产生喷泉;C项,常温下,铁在浓硝酸中发生钝化,不能使锥形瓶中的压强变大;D项,铝与稀硫酸反应生成氢气,使锥形瓶中的压强增大而产生喷泉。(3)图Ⅰ是上部烧瓶内气体压强减小形成喷泉,图Ⅱ是锥形瓶内气体压强增大,形成喷泉。(4)①如果关闭止水夹c,打开止水夹a、b,挤压胶头滴管,使水进入右边烧瓶,氨气溶于水使右边烧瓶内气体压强减小,左边烧瓶中的氯化氢气体会进入右边烧瓶,与氨气反应生成白色的氯化铵固体,故可能出现的现象是装氨气的烧瓶中产生白烟。②由于两个烧瓶中的气体压强都减小,只要打开止水夹c,两边烧瓶中均可形成喷泉。
第2课时 氨气和铵盐
基础过关练
题组一 氨气的性质
1.(2021江苏盐城实验中学高一质量检测)下列气体不能用排水集气法收集的是 ( )
A.NO B.NH3 C.O2 D.CO
2.(2020安徽合肥六校联考高一期末)如图利用培养皿探究氨气的性质,实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一培养皿扣在上面。下表中对实验现象的描述及解释均正确的是 ( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与HCl反应生成了NH4Cl固体
B
浓硫酸附近无明显现象
NH3与浓硫酸不发生反应
C
氯化铜溶液中出现白色浑浊物
白色浑浊物的成分是Cu(OH)2
D
湿润的红色石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
3.(2020湖南长沙一中期末模拟)无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体依次经过下图各装置,最后得到酸性溶液,而无气体剩余。则甲气体的组成为 ( )
A.NH3、NO2、N2 B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO2、CO2 D.NO、CO2、N2
题组二 氨气的实验室制法
4.(2020山东德州高一上期末)以下关于实验室制备氨气的装置和药品的选择中不正确的是 ( )
5.(2020山东济宁微山一中高一测试)下列方法适合实验室制取氨气的是 ( )
A.N2和H2在高温、高压和有催化剂存在的条件下合成氨气
B.加热NH4HCO3制取氨气
C.向生石灰固体上滴加浓氨水
D.将NH4Cl稀溶液和NaOH稀溶液混合
6.利用下图所示装置及药品制取氨气。
(1)A中制氨气的化学方程式是 。
(2)B中碱石灰的作用是 。
(3)C是用集气瓶收集氨气的装置,请绘出装置图。
(4)证明氨气已集满的简单操作和现象是
。
题组三 喷泉实验及原理
7.下图是喷泉实验装置图,下列说法正确的是 ( )
A.烧瓶中的溶液呈红色,则原气体一定是SO2
B.形成喷泉的原因是烧瓶内压强大于外界大气压
C.烧瓶中的溶液呈蓝色,则原气体可能是氨气
D.若将紫色石蕊溶液改成氢氧化钠溶液,则CO、CO2均能形成喷泉
8.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积的下列气体:①NO2,②HCl,③NH3。现将3支试管均倒置于水槽中,充分溶解后,所得溶液的物质的量浓度大小关系正确的是 ( )
A.①>②>③ B.①=②=③
C.②=③>① D.③>②>①
9.在如图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满整个烧瓶。则a和b分别是 ( )
选项
a(干燥气体)
b(液体)
A
NO2
水
B
CO2
CaCl2溶液
C
Cl2
饱和NaCl溶液
D
NH3
水
10.下图为氨气喷泉实验的装置:
(1)写出实验室制取NH3的化学方程式: 。
(2)收集氨气可使用 法,要得到干燥的氨气可选用 做干燥剂。
(3)用甲图装置进行喷泉实验,烧瓶内已装满干燥的氨气,引发喷泉的操作是 ,该实验的原理是 。
(4)如果只提供乙图装置,请说明引发喷泉的方法: 。
题组四 铵盐的性质及NH4+的检验
11.(2020福建福州高三上调研)为了检验某固体物质中是否含有NH4+,你认为下列试纸和试剂一定用不到的是 ( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤ B.④⑤ C.①③ D.①④⑤
12.(2020山东济南历城二中高一上期末)试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是 ( )
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞试液
D.加氢氧化钠溶液,加热,滴入石蕊试液
13.(2020安徽淮北师大附中高一上月考)将盛有NH4HCO3的试管加热,使放出的气体依次通过盛有足量Na2O2的干燥管,足量浓H2SO4的洗气瓶,最后得到的气体是 ( )
A.NH3 B.O2 C.H2O D.CO2
14.探究氨气及铵盐性质的过程中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是 ( )
A.将装有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水
B.NH3溶于水得到的NH3·H2O为弱碱
C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3热稳定性差
D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中,瓶口出现少量红棕色气体,说明氨气的氧化产物为NO2
15.(2020四川成都高一期末)氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一。其中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂设计如下流程处理氨氮废水:
(1)过程①的目的是将NH4+转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出。过程①反应的离子方程式为 。
(2)过程②加入NaClO可将废水中的NH4+和NH3·H2O转化为无毒气体,该反应是 (填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”),该反应生成的含氮元素、氯元素的物质分别为 、 (写化学式)。
(3)余氯废水中主要含NaCl、NaClO以及HClO,过程③中去除余氯的溶液X可能是 (填字母)。
a.KOH溶液
b.Na2SO3溶液
c.Na2S溶液
写出用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式: 。
能力提升练
题组一 氨气及铵盐性质的实验探究
1.(2020河北衡水第十三中学高一质量检测,)NH3极易溶于水,可用于喷泉试验。回答下列问题:
(1)实验室制取NH3通常有两种方法:ⅰ.氢氧化钙与氯化铵固体共热;ⅱ.常温下将固体氢氧化钠与浓氨水混合。下图为两种常用发生装置:
①方法ⅰ制取氨气的化学方程式为 。
②方法ⅱ应选用的发生装置是 (填“A”或“B”),生成NH3的原因是
(2)进行如图所示喷泉实验时,上部烧瓶中已充满干燥的NH3,引发喷泉的操作是 ;若在烧杯内的水中滴加几滴无色酚酞试液,则形成喷泉后,烧瓶里的溶液呈 色。
2.(2020安徽合肥一中、六中、八中高一期中,)氮化镁(Mg3N2)在工业上具有非常广泛的应用。某化学兴趣小组用镁和氮气反应制备Mg3N2并进行有关实验。实验装置如图所示:
已知:①氮化镁常温下为浅黄色粉末,极易与水反应生成一种有刺激性气味的气体;
②亚硝酸钠和氯化铵制取氮气的反应剧烈且放热,产生氮气的速度较快;
③温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2;
④硫酸亚铁具有还原性,容易被氧化。
回答下列问题:
(1)写出A装置中制取N2发生反应的化学方程式: 。
(2)实验装置(可重复使用)的连接顺序(按气流从左到右,填接口处的字母):a→ , → , → , →h,i→ 。
(3)某同学检验A装置的气密性,关闭止水夹K后,开启分液漏斗活塞,水不断往下滴,直至全部流入烧瓶。试判断:A装置是否漏气? (填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)。
(4)装置B中为硫酸亚铁饱和溶液,作用是 。
(5)加热至反应开始发生,需移走A装置中的酒精灯,原因是 。
(6)反应结束后,取m g E中固体于试管中,加足量蒸馏水,有刺激性气味气体产生,再滴加稀硫酸至试管中固体全部溶解,得V mL气体(已换算为标准状况),则固体中氮化镁的质量分数为 。
3.(2020湖南师大附中高一期末,)某课外活动小组在实验室用如图所示装置制取氨气并验证氨气的某些性质。请回答下列问题:
(1)写出此实验中制氨气的化学方程式: 。
(2)实验进行一段时间后,观察到硬质玻璃管内黑色氧化铜粉末变为红色,盛无水硫酸铜的干燥管内出现蓝色,同时经验证有氮气生成。根据以上描述,写出在硬质玻璃管内发生反应的化学方程式: ;这个反应说明氨气具有 (填字母)。
A.碱性 B.还原性 C.氧化性 D.不稳定性
(3)装置E的作用是 ,装置F的作用是 。E中的碱石灰 (填“能”或“不能”)换成无水CaCl2。
(4)D中浓硫酸的主要作用是 。
4.(2020山东枣庄高一上期末,)某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应,按图示装置进行实验(夹持装置已略去)。
已知装置A、B可选药品:浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
(1)仪器a的名称为 ;仪器 b的名称为 。
(2)装置A烧瓶中固体的作用为 (填字母)。
A.催化剂 B.氧化剂
C.还原剂 D.反应物
(3)仪器b中盛放的试剂可以是 (填字母)。
A.浓硫酸 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.硫酸铜
(4)装置E中发生反应的化学方程式为 。
(5)甲、乙两同学分别按上述装置进行实验,一段时间后:
①甲观察到装置F中只有白烟生成,白烟的成分是 (写化学式)。
②乙观察到装置F中有红棕色气体,装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因: 。
(6)为帮助甲实现在装置F中也观察到红棕色气体,可在原实验的基础上进行改进。
你的改进措施是 。
题组二 喷泉实验及原理的应用
5.()如图所示为“双色双喷泉”实验装置,图中烧瓶内分别充满氨气和氯化氢,烧杯内盛装滴有紫色石蕊试液的蒸馏水。下列说法错误的是 ( )
A.在实验室中,可用浓氨水和生石灰制备氨气,用浓盐酸和浓硫酸制备氯化氢
B.在实验室中制备干燥的氨气和氯化氢时,可选用相同的干燥剂
C.实验中同时打开止水夹a、c、d,即可分别形成蓝色和红色喷泉
D.喷泉结束后,将烧瓶内溶液混合后呈紫色,蒸干可得氯化铵固体
6.(2020福建厦门一中高一上月考,)喷泉是一种常见的现象,其产生原因是存在压强差。
(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。打开止水夹,将胶头滴管中的液体挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,烧杯中的液体快速呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。下列可能形成上述这种喷泉的是 (填字母)。
A.NH3和1 mol·L-1盐酸
B.NO和H2O
C.CO2与饱和碳酸氢钠溶液
D.CO2和NaOH溶液
E.NO2和H2O
F.Cl2与饱和NaCl溶液
(2)在图Ⅱ的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质后,能产生喷泉的是 (填字母)。
A.Cu与浓硫酸 B.Cu与稀硝酸
C.Fe与浓硝酸 D.Al与稀硫酸
(3)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图Ⅰ是上部烧瓶内气体压强 (填“增大”或“减小”,下同);图Ⅱ是下部锥形瓶内气体压强 。
(4)某学生积极思考喷泉原理的应用,设计了如图Ⅲ所示的装置。
①如果关闭止水夹c,打开止水夹a、b,再挤压胶头滴管,则可能出现的现象为 。
②在①操作的基础上,若要在该装置中产生双喷泉现象,其操作是 。
答案全解全析
第2课时 氨气和铵盐
基础过关练
1.B
2.A
3.B
4.A
5.C
7.C
8.B
9.D
11.B
12.B
13.B
14.D
1.B 氨气极易溶于水,不能用排水法收集;NO、O2、CO都是难溶于水的气体,可用排水法收集。
2.A 向NaOH固体上滴几滴浓氨水,会产生氨气。NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应生成氯化铵固体,现象是有白烟产生,A正确;氨气与浓硫酸发生反应生成硫酸铵,B错误;氨气与氯化铜溶液发生反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,C错误;氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是NH3与水反应生成NH3·H2O,NH3·H2O电离产生OH-,溶液呈碱性,但NH3不属于碱,D错误。
3.B 甲气体无色,所以不可能含有NO2,通过浓硫酸气体体积减少20 mL,则一定含有NH3;通过一定量过氧化钠,气体显红棕色,则说明甲气体中一定含有NO和CO2,最终无气体剩余,说明一定不含N2,所以甲气体含有NH3、NO、CO2,B项正确。
4.A 实验室用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合加热制取NH3,故A不正确;碱石灰可以除去NH3中的水蒸气,故B正确;氨气的密度比空气小,用向下排空气法收集,故C正确;NH3极易溶于水,用倒置的漏斗可以防倒吸,故D正确。
5.C 氮气与氢气化合生成氨气为可逆反应,不能进行到底,得到产物不纯净,且条件要求高,适合工业制备氨气,不适合实验室制备,故A不符合题意;碳酸氢铵受热分解生成水、氨气和二氧化碳,所以不适合实验室制备,故B不符合题意;向生石灰固体上滴加浓氨水,可以用来制备氨气,故C符合题意;将NH4Cl稀溶液和NaOH稀溶液混合,生成一水合氨和氯化钠,得不到大量氨气,故D不符合题意。
6.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)干燥NH3 (3) (4)将湿润的红色石蕊试纸靠近C右侧的导管口,试纸变成蓝色
解析 (1)由装置图可知,该实验用氯化铵和氢氧化钙固体在加热条件下反应制取氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气为碱性气体,反应过程中产生水,氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。
(3)由于氨气密度比空气小、易溶于水,所以不能采用排水法收集,只能用向下排空气法收集。
(4)氨气溶于水形成的溶液显碱性,将湿润的红色石蕊试纸靠近C右侧的导管口,若试纸变成蓝色,说明氨气已集满。
7.C 烧瓶中的溶液呈红色,说明气体溶于水呈酸性,则原气体可能是HCl等易溶于水的酸性气体,A错误;烧瓶中的气体易溶于水或能与水反应,从而使烧瓶内压强小于外界大气压形成喷泉,B错误;烧瓶中的溶液呈蓝色,则气体溶于水或与水反应所得溶液一定呈碱性,因此原气体可能是氨气,C正确;CO不溶于水也不与氢氧化钠溶液反应,若将紫色石蕊溶液改成氢氧化钠溶液,CO不能形成喷泉,D错误。
8.B 设试管体积为V(单位:L),气体的摩尔体积为Vm(单位:L·mol-1),则充分溶解后,3支相同体积的试管中溶液的情况:①3NO2+H2O 2HNO3+NO,气体减少23V,所以试管中溶液体积为23V,生成的HNO3的物质的量为2V3Vm,溶液浓度为2V3Vm÷23V=1Vm;②HCl全溶于水,所以试管中溶液体积为V,溶液浓度为VVm÷V=1Vm;③NH3全溶于水,所以试管中溶液体积为V,溶液浓度为VVm÷V=1Vm;综上,所得溶液的物质的量浓度大小关系是①=②=③,B选项正确。
9.D 二氧化氮与水反应生成一氧化氮,气体体积变为原来的三分之一,A项不符合题意;常温下,二氧化碳在CaCl2溶液中的溶解度很小,B项不符合题意;氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,C项不符合题意。
10.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)向下排空气 碱石灰 (3)打开止水夹,挤压胶头滴管使滴管内的水进入烧瓶 胶头滴管中挤出的水溶解了烧瓶中的氨气,使烧瓶中压强迅速减小,当小于外界大气压时,烧杯中的水在内外压强差的作用下被压入烧瓶形成喷泉 (4)打开止水夹,用双手(或热毛巾)捂住烧瓶,使烧瓶内气体膨胀
解析 (1)实验室用氯化铵和氢氧化钙固体在加热条件下反应制取NH3,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)由于氨气的密度比空气小,且极易溶于水,所以不能用排水法收集,可用向下排空气法收集;制取NH3的过程中会产生水,使氨气中混有水蒸气,可用碱石灰吸收水蒸气。(3)氨气极易溶于水,打开止水夹,挤压胶头滴管使滴管内的水进入烧瓶,氨气溶于水后烧瓶内压强迅速减小,从而形成喷泉。(4)打开止水夹,用双手(或热毛巾)捂住烧瓶,使烧瓶内气体体积膨胀,压强增大,将NH3压入导管中,当氨气与水接触时,因氨气极易溶于水导致烧瓶内压强迅速减小而形成喷泉。
11.B 铵根离子和氢氧化钠溶液共热可以产生氨气,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,所以一定用不到的物质是蓝色石蕊试纸及稀硫酸,故选B。
12.B 铵盐中含有NH4+,NH4+的检验方法是取少量待测物于试管中,加入NaOH溶液后加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝则待测物中含有NH4+,故选B。
13.B NH4HCO3受热分解的反应为NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑,放出的气体通过盛有足量过氧化钠的干燥管,过氧化钠与二氧化碳、水反应生成氧气,从盛放过氧化钠的干燥管出来的气体为氨气、氧气,再通过盛有足量浓H2SO4的洗气瓶,浓硫酸吸收氨气,最后得到的气体为氧气,故选B。
14.D 氨气极易溶于水,使试管内压强迅速减小,液体迅速充满试管,A项正确;NH3·H2O为弱碱,B项正确;加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明碳酸氢铵受热易分解,不稳定,C项正确;氨气催化氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮与空气中的氧气反应生成二氧化氮,D项错误。
15.答案 (1)NH4++OH- NH3↑+H2O (2)氧化还原反应 N2 NaCl (3)bc HClO+SO32- Cl-+SO42-+H+(或HClO+2SO32- Cl-+SO42-+HSO3-)
解析 (1)过程①中加入NaOH溶液,将大部分NH4+与OH-作用,生成NH3。反应的离子方程式为NH4++OH- NH3↑+H2O。
(2)过程②中加入NaClO,可与废水中的NH4+和NH3·H2O发生氧化还原反应,转化成N2和Cl-等。
(3)余氯废水中主要含NaCl、NaClO以及HClO,过程③中去除余氯(NaClO、HClO),可利用还原剂,将氯元素转化为Cl-。KOH溶液具有碱性,能与HClO反应,但产物KClO仍具有强氧化性,a不符合题意;Na2SO3具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-,b符合题意;Na2S具有还原性,能与NaClO、HClO发生氧化还原反应,生成Cl-,c符合题意。用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式为HClO+SO32- Cl-+SO42-+H+或HClO+2SO32- Cl-+SO42-+HSO3-。
能力提升练
5.D
1.答案 (1)①2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O ②B 氢氧化钠固体溶于水时,放出大量的热,使浓氨水中的NH3·H2O分解产生氨气 (2)打开止水夹,挤压胶头滴管 红
解析 (1)①方法ⅰ制取氨气的原理:铵盐和碱共热能生成氨气,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。②方法ⅱ是在常温下将固体氢氧化钠与浓氨水混合,产生氨气的原因是氢氧化钠固体溶于水时,放出大量的热,使浓氨水中的NH3·H2O分解产生氨气。该反应不需要加热,所以应选用的发生装置是B。
(2)要引发喷泉,应设法使烧瓶内的气体大量减少,与外界产生压强差。打开止水夹,挤压胶头滴管,使水进入烧瓶,由于氨气极易溶于水,烧瓶内压强迅速减小,外界大气压将烧杯内的水压入烧瓶,形成喷泉。氨气溶于水,部分氨气与水反应生成NH3·H2O,使溶液显碱性,所以如果水中滴有无色酚酞试液,则形成喷泉后,烧瓶里的溶液呈红色。
2.答案 (1)NH4Cl+NaNO2 N2↑+NaCl+2H2O (2)f(g) g(f) b c d e d (3)无法确定 (4)除去氧气 (5)NaNO2与NH4Cl的反应剧烈且放热,产生氮气的速度较快,移走A装置中的酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2 (6)(1-3V2 800m)×100%
解析 (1)A装置中用氯化铵与亚硝酸钠溶液共热制备氮气,该反应的化学方程式为NH4Cl+NaNO2 N2↑+NaCl+2H2O。
(2)A装置为制备氮气的装置,根据已知信息:温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2,则氮气中会混有氧气、水蒸气,氧气会与镁反应生成氧化镁,同时氮化镁极易与水反应,则气体需先通过硫酸亚铁饱和溶液除去氧气,同时需用D装置做安全瓶防止倒吸,再通过浓硫酸除水蒸气,然后氮气与镁在装置E中反应,同时为了防止空气中的水蒸气进入装置E,需要在E的右侧再连接一个装置C,则装置的连接顺序为a→f(g),g(f)→b,c→d,e→h,i→d。
(3)由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连,使分液漏斗中液面上方和烧瓶中的压强相同,无论装置是否漏气,都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶,因此无法判断装置的气密性是否良好。
(4)已知温度较高时,亚硝酸钠会分解产生O2,氧气能与镁反应,因此装置B中硫酸亚铁饱和溶液的作用是除去氧气。
(5)由于NaNO2和NH4Cl的反应剧烈且放热,产生氮气的速度较快,移走A装置中的酒精灯能避免反应物冲出,同时避免温度过高,造成NaNO2分解产生O2。
(6)反应结束后,取m g E中固体于试管中,加足量蒸馏水,有刺激性气味气体产生,再滴加稀硫酸至试管中固体全部溶解,得V mL气体(已换算为标准状况),则该气体为氢气,是镁与稀硫酸反应产生的,其物质的量为V×10-3L22.4 L/mol=V22 400 mol,根据关系式Mg~H2可知,固体中镁的物质的量为V22 400 mol,则固体中氮化镁的质量分数为mg-V22 400mol×24 g/molmg×100%=(1-3V2 800m)×100%。
3.答案 (1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)3CuO+2NH3 3Cu+3H2O+N2 B (3)吸收水蒸气,干燥NH3 检验是否有水生成 不能 (4)吸收空气中的水分,排除干扰;吸收氨气,防止污染空气
解析 (1)氯化铵、氢氧化钙共热生成氨气、氯化钙、水,化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)硬质玻璃管内黑色氧化铜粉末变为红色,说明有单质铜生成,盛无水硫酸铜的干燥管内出现蓝色,说明有水生成,同时经验证有氮气生成,则氧化铜和氨气反应的化学方程式是3CuO+2NH3 3Cu+3H2O+N2。反应中氮元素化合价由-3价升高为0价,所以氨气表现还原性,选B。
(3)碱石灰是干燥剂,装置E的作用是吸收水蒸气,干燥NH3;无水硫酸铜遇水变蓝,装置F的作用是检验是否有水生成。CaCl2能与氨气反应,所以E中的碱石灰不能换成无水CaCl2。
(4)浓硫酸具有酸性,能吸收氨气,防止污染空气;浓硫酸具有吸水性,吸收空气中的水分,防止空气中的水进入F,排除干扰。
4.答案 (1)分液漏斗 球形干燥管 (2)A (3)B (4)4NH3+5O2 4NO+6H2O (5)①NH4NO3 ②3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O (6)调节K1增加装置A中产生氧气的量(或调节K2减少装置B中产生氨气的量或在E、F间增加盛有浓硫酸的洗气装置)
解析 (1)仪器a的名称是分液漏斗,仪器b的名称是球形干燥管。(2)根据题意可知装置A的作用是制取O2,所以烧瓶中的固体是二氧化锰,是过氧化氢分解的催化剂,故选A。(3)装置B的作用是制取氨气,根据装置图和题中所提供的药品可知是用浓氨水与生石灰混合制取氨气,除去氨气中的水蒸气用碱石灰,所以干燥管中的固体是碱石灰,故选B。(4)在E中发生氨气的催化氧化,反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。(5)①白烟是固体小颗粒,是NH3和HNO3(NO、O2、H2O共同反应生成)反应生成的NH4NO3固体。②反应生成的NO与O2反应生成红棕色的NO2,Cu与稀硫酸不反应,G中溶液变蓝说明Cu被氧化为Cu2+,原因是通入装置G中的NO2和H2O反应生成HNO3和NO,HNO3与Cu反应,离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O。(6)甲的实验中只观察到白烟,是因为NH3未被完全催化氧化,O2的量少;要保证NH3充分被氧化,则O2需过量,所以需增加O2的量或减少NH3的量;可调节K1增加装置A中的产气量或调节K2减少装置B中的产气量,使NH3充分被氧化;也可以在E、F间增加盛有浓硫酸的洗气装置,吸收未反应的氨气。
5.D 浓氨水中加入生石灰,生石灰与水反应并放出大量的热,促进氨气的挥发,浓盐酸中加入浓硫酸,浓硫酸吸收水,且放出大量的热,可促进氯化氢挥发,故A正确;可用硫酸钙干燥氨气和氯化氢,故B正确;打开止水夹a、c、d,氨气和氯化氢反应导致压强减小,从而形成蓝色和红色喷泉,故C正确;蒸干时氯化铵会分解,得不到氯化铵固体,故D错误。
6.答案 (1)AD (2)BD (3)减小 增大 (4)①装氨气的烧瓶中出现白烟 ②打开止水夹c
解析 (1)图Ⅰ中形成喷泉的条件是烧瓶中的压强变小,且最后几乎没有气体。A项,氨气与氯化氢反应生成氯化铵固体使烧瓶内压强减小,能形成喷泉,最终液体几乎充满烧瓶;B项,NO难溶于H2O,所以不能使烧瓶中的气体减少,不能形成喷泉;C项,CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度很小,不能形成喷泉;D项,CO2和NaOH溶液能迅速反应,导致烧瓶中的气体减少,压强减小,所以能形成喷泉,最终液体几乎充满烧瓶;E项,二氧化氮与水反应会有气体一氧化氮产生,能形成喷泉但液体不会充满烧瓶;F项,Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度不大,不能形成喷泉。(2)图Ⅱ中形成喷泉的条件是在锥形瓶中加入的物质能导致锥形瓶中压强变大。A项,Cu与浓硫酸常温下不反应,所以不能使锥形瓶中的压强变大;B项,铜与稀硝酸反应生成一氧化氮,使锥形瓶中的压强增大而产生喷泉;C项,常温下,铁在浓硝酸中发生钝化,不能使锥形瓶中的压强变大;D项,铝与稀硫酸反应生成氢气,使锥形瓶中的压强增大而产生喷泉。(3)图Ⅰ是上部烧瓶内气体压强减小形成喷泉,图Ⅱ是锥形瓶内气体压强增大,形成喷泉。(4)①如果关闭止水夹c,打开止水夹a、b,挤压胶头滴管,使水进入右边烧瓶,氨气溶于水使右边烧瓶内气体压强减小,左边烧瓶中的氯化氢气体会进入右边烧瓶,与氨气反应生成白色的氯化铵固体,故可能出现的现象是装氨气的烧瓶中产生白烟。②由于两个烧瓶中的气体压强都减小,只要打开止水夹c,两边烧瓶中均可形成喷泉。
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