Question

10．某化學學習小組決定在實驗室模擬工業(yè)生產(chǎn)原理制備少量氨氣，設計了如下實驗：

①連接好裝置并檢查實驗裝置的氣密性后，制備少量氫氣并檢驗氫氣純度；
②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮氣的混合氣體；
③用鐵觸媒催化使氫氣與氮氣反應生成氨氣；
④檢驗氨氣的生成．
（1）檢驗氫氣純度的目的是防止因氫氣不純發(fā)生爆炸．
（2）上述各裝置的接口正確的連接順序為①⑤④②③⑥．
（3）操作②時，彈簧夾a、b、c的開、關(guān)情況為關(guān)閉彈簧夾bc，打開a，如何判斷氧氣已經(jīng)完全被消耗掉氫氣在c中燃燒，火焰熄滅時，證明氧氣已經(jīng)完全被消耗掉．
（4）在步驟③中，先加熱鐵觸媒，后通混合氣體的原因是鐵觸媒在較高溫度時活性大，加快氨氣合成的反應速率，反應管D中發(fā)生反應的化學方程式是N₂+3H₂$?_{△}^{鐵觸媒}$2NH₃．
（5）若有氨氣生成，現(xiàn)象為E中溶液變紅．
（6）該裝置有（填“有”或“無”）缺點，若填有，改進措施為氫氣與氮氣混合氣體應該先通過干燥裝置，再通入反應裝置；⑦后連接一個吸收氨氣的裝置．

Answer 1

分析 （1）氫氣為易燃性氣體，氫氣不純點燃容易發(fā)生爆炸；
（2）依據(jù)實驗步驟的先后確定裝置的連接順序；
（3）依據(jù)步驟②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮氣的混合氣體解答；氧氣支持燃燒，裝置內(nèi)無氧氣，則氫氣火焰熄滅；
（4）催化劑在一定溫度下催化活性大；D中氮氣與氫氣反應生成氨氣；
（5）氨氣為堿性氣體，能夠與水反應生成弱堿一水合氨，使溶液顯堿性；
（6）鐵高溫下能夠與水蒸氣反應而使催化劑中毒，為防止催化劑中毒，需要對反應氣體進行干燥；氨氣為污染性氣體，不能直接排放到大氣中，應進行尾氣處理．

解答 解：（1）氫氣為易燃性氣體，氫氣不純點燃容易發(fā)生爆炸，所以實驗前應檢驗氫氣純度；
故答案為：防止因氫氣不純發(fā)生爆炸；
（2）依據(jù)實驗步驟：①連接好裝置并檢查實驗裝置的氣密性后，制備少量氫氣并檢驗氫氣純度；②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮氣的混合氣體；
③用鐵觸媒催化使氫氣與氮氣反應生成氨氣；④檢驗氨氣的生成，所以正確的連接順序為：①⑤④②③⑥；
故答案為：①⑤④②③⑥；
（3）依據(jù)步驟②用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，得到氫氣與氮氣的混合氣體，用氫氣將空氣中的氧氣消耗掉，應該關(guān)閉彈簧夾bc，打開a；氧氣支持燃燒，裝置內(nèi)無氧氣，則氫氣火焰熄滅；
故答案為：關(guān)閉彈簧夾bc，打開a；氫氣在c中燃燒，火焰熄滅時，證明氧氣已經(jīng)完全被消耗掉；
（4）由于鐵觸媒有一定的活性溫度要求，在較高溫度時活性大，加快氨氣合成的反應速率，所以應先加熱鐵觸媒，再通過混合氣體，氮氣與氫氣在鐵觸媒催化作用下反應生成氨氣，方程式：N₂+3H₂$?_{△}^{鐵觸媒}$2NH₃；
故答案為：鐵觸媒在較高溫度時活性大，加快氨氣合成的反應速率；N₂+3H₂$?_{△}^{鐵觸媒}$2NH₃；
（5）氨氣為堿性氣體，能夠與水反應生成弱堿一水合氨，使溶液顯堿性，酚酞在堿性溶液中顯紅色；
故答案為：E中溶液變紅；
（6）鐵高溫下能夠與水蒸氣反應而使催化劑中毒，為防止催化劑中毒，需要對反應氣體進行干燥，所以氫氣與氮氣混合氣體應該先通過干燥裝置，再通入反應裝置；氨氣為污染性氣體，不能直接排放到大氣中，應進行尾氣處理；
故答案為：有；氫氣與氮氣混合氣體應該先通過干燥裝置，再通入反應裝置；⑦后連接一個吸收氨氣的裝置；

點評 本題為物質(zhì)的制備實驗，明確氨氣的制備原理及各裝置的作用是解題關(guān)鍵，題目難度中等．