Question

如圖1所示“合成氨”的演示實(shí)驗(yàn)（夾持儀器均已省略）．在Y形管的一側(cè)用Zn粒和稀H₂SO₄反應(yīng)制取H₂，另一側(cè)用NaNO₂固體和NH₄Cl飽和溶液反應(yīng)制取N₂，N₂和H₂混合后通過(guò)還原鐵粉來(lái)合成NH₃，再將產(chǎn)生的氣體通入酚酞試液中，若酚酞試液變紅，則說(shuō)明產(chǎn)生了氨氣．
某課外活動(dòng)小組通過(guò)查閱資料和多次實(shí)驗(yàn)，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(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng)：
①NaNO₂+NH₄Cl→NH₄NO₂+NaCl     
②NH₄NO₂→NH₃+HNO₂
③2HNO₂→N₂O₃+H₂O              
④2NH₃+N₂O₃→2N₂+3H₂O
信息二：查閱資料，不同體積比的N₂、H₂ 混合氣體在相同實(shí)驗(yàn)條件下合成氨，使酚酞試液變紅所需要的時(shí)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(shí)間/min	8～9	7～8	6～7	3～4	9～10

據(jù)此回答下列問(wèn)題：
（1）Y形管左側(cè)管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）鐵粉撒在石棉絨上的目的是

 

．
（3）課外活動(dòng)小組的同學(xué)們認(rèn)為，該實(shí)驗(yàn)中即使酚酞變紅也不能說(shuō)明N₂和H₂反應(yīng)合成了NH₃，得出此結(jié)論的理由是

 

，請(qǐng)你另設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的理由

 

．欲解決這一問(wèn)題，可以選用圖2中的

 

裝置連接在原裝置中的

 

和

 

之間．
（4）在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為盡快觀察到酚酞試液變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，應(yīng)該控制N₂和H₂的體積比為

 

比較適宜；但該裝置還難以實(shí)現(xiàn)此目的，原因是

 

．
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通入試管C中的氣體成分有

 

．

Answer 1

分析：（1）Y形管的一側(cè)用Zn粒和稀H₂SO₄反應(yīng)制取H₂，另一側(cè)用NaNO₂固體和NH₄Cl飽和溶液反應(yīng)制取N₂，裝置圖中右側(cè)是加熱反應(yīng)，用來(lái)制備氮?dú)猓�左�?cè)不需要加熱制備氣體是制備氫氣的裝置；
（2）N₂和H₂混合后通過(guò)還原鐵粉來(lái)合成NH₃，為增大混合氣體一催化劑的接觸面積可以把鐵粉撒在石棉絨上；
（3）課外小組的同學(xué)們認(rèn)為，該實(shí)驗(yàn)中即使酚酞試液變紅也不能說(shuō)明N₂和H₂反應(yīng)合成了NH₃，分析得出此結(jié)論的理由；設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的理由；
（4）在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為盡快觀察到酚酞變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，應(yīng)該控制N₂和H₂的體積比為 1：3比較適宜；但無(wú)法測(cè)量氣體體積，該裝置還難以實(shí)現(xiàn)此目的．
（5）有題目信息，推測(cè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通入試管C中的氣體的成分．

解答：解：（1）Y形管左側(cè)管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
故答案為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；
（2）石棉絨的作用是增大混合氣體與催化劑還原鐵粉的接觸面積，使反應(yīng)進(jìn)行得更充分；
故答案為：增大混合氣體與催化劑還原鐵粉的接觸面積，使反應(yīng)進(jìn)行得更充分；
（3）課外小組的同學(xué)們認(rèn)為，該實(shí)驗(yàn)中即使酚酞試液變紅也不能說(shuō)明N₂和H₂反應(yīng)合成了NH₃，得出此結(jié)論的理由是：從分步反應(yīng)可知，產(chǎn)生N₂的過(guò)程中，有可能直接產(chǎn)生氨氣，另設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的理由：將NaNO₂固體和飽和NH₄Cl溶液混合加熱，產(chǎn)生的氣體直接通入酚酞試液，若酚酞試液變紅，則說(shuō)明理由成立；否則，說(shuō)明理由不成立；欲解決這一問(wèn)題，可以選用下圖中的③裝置連接在原裝置中的A和B之間；
鈷答案為：從分步反應(yīng)可知，產(chǎn)生N₂的過(guò)程中，有可能直接產(chǎn)生氨氣．
將NaNO₂固體和飽和NH₄Cl溶液混合加熱，產(chǎn)生的氣體直接通入酚酞試液，若酚酞試液變紅，則說(shuō)明理由成立；否則，說(shuō)明理由不成立． ③； A，B；
（4）在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為盡快觀察到酚酞變紅的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)定量關(guān)系，N₂+3H₂?2NH₃，應(yīng)該控制N₂和H₂的體積比為 1：3比較適宜；但該裝置還難以實(shí)現(xiàn)此目的原因是無(wú)法控制通入B中N₂和H₂的體積比；
故答案為：體積比為 1：3比較適宜；無(wú)法控制通入B中N₂和H₂的體積比；
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，依據(jù)氮?dú)夂蜌錃夂铣砂笔强赡娣磻?yīng)，不能進(jìn)行徹底，所以通入試管C中的氣體成分有 NH₃、N₂、H₂；
故答案為：NH₃、N₂、H₂；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制備方法和性質(zhì)驗(yàn)證，此題是相關(guān)知識(shí)的考查，解題的關(guān)鍵是根據(jù)題中提供的信息結(jié)合已有的知識(shí)進(jìn)行分析，屬常規(guī)性基礎(chǔ)拓展考查題，考查學(xué)生的知識(shí)遷移運(yùn)用能力．