化学实验方案的设计与评价课件课件.ppt

3.今有某同学设计的用氨催化氧化法制取少量HNO3溶液,并收集反应生成的纯净氮气的实验装置,如图所示: 学以致用 气球的作用是　　　　　　　　　　　　　　　?　????。 (2)B装置中发生的最主要的反应的化学方程式是　????　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????。D装置中一步生成硝酸的两个化合反应:　　　　　　????　　　　　　　　　　　　　　????(用化学方程式表示)。 (3)该套实验装置中有两处明显的缺陷。其一是　　????　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????,其 (1)A装置中氨水的作用是　　　　　　　　　　　????　　　　　　??。C装置中浓硫酸的作用是　　　　　　?? 。 二是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????。 (4)若采用上述的不完善装置进行实验,同时不考虑气体在装置中的残留,实验结束时,实际测得D中有1.0 mol·L-1 的HNO3溶液150 mL,气球中收集的混合气体体积为 1400 mL(标准状况下),其中NO2、O2与N2的体积比为2∶2∶1,则氧化成NO的氨与被氧化的氨的体积比为????　　????。 【解析】本题实验目的为用氨催化氧化法制取少量HNO3溶液并利用副反应收集反应生成的纯净氮气。A装置的作用为:使氨气与氧气混合均匀,控制氨气和氧气的气流速率,氨水的作用是降低氨气的溶解度,有利于氨气的逸出。气体经过装置B催化氧化,生成的气体中含有氨气,对制取硝酸有影响,所以用浓硫酸吸收氨气,水吸收生成的NO、NO2、O2生成硝酸。该套装置明显的缺陷:A、B装置之间缺少干燥装置,氨气和氧气的混合气体在进入装置B之前应干燥;气球中收集到的不一定是纯净的氮气,可能混有氧气等杂质, 应除去。被氧化成NO的氨包括HNO3中的N以及气体中的NO2,被氧化的氨除了这两部分以外还包括氧化成氮气的氨,n(HNO3)=0.15 mol,n(NO2)= ?×?= 0.025 mol,n(N2)=? ×?=0.0125 mol,被氧化为氮气 的氨为0.025 mol。故氧化成NO的氨与被氧化的氨的体积比为(0.15+0.025)÷(0.15+0.025+0.025)=?。 (2)4NH3+5O2? 4NO+6H2O;4NO+3O2+2H2O? 4HNO3、4NO2+O2+2H2O? 4HNO3 (3)氨气和氧气的混合气体在进入B装置之前应干燥;进入气球的气体中可能混有氧气等杂质,应除去 (4)? 【答案】(1)使氨气与氧气混合均匀,控制氨气和氧气的气流速率,氨水降低氨气的溶解度,有利于氨气的逸出;除混合气体中的氨气和水蒸气;收集生成的氮气 学习的目的在于能够应用,利用所学化学知识解决生产生活的实际问题也是近些年来的热点问题。此类题型注重联系生产生活实际,通常将工业流程或者原理搬上试卷,探究流程或者原理的合理性和可操作性,需要较强的迁移能力,和对新问题的分析能力。 【示例】选择性催化还原(SCR)是在有催化剂的条件下将NOx 转变为N2和H2O,这是目前国外硝酸厂进行尾气治理所普遍采用的一种方法。 某校甲、乙两个化学兴趣小组拟验证NO能被氨气还 ? 实验探究????实际化工生产中化学实验设计 原并测算其转化率。 (一)甲组拟制取活性亚铬酸铜催化剂 亚铬酸铜(Adkin催化剂)是极好的NO催化还原的催化剂,是铜和铬的复合氧化物,成分不固定,如:CuO·Cr2O3等,统称为亚铬酸铜。该组同学取一定量硝酸铜溶液(并加少量硝酸钡作稳定剂)、 重铬酸铵溶液与氨水作用得土黄色沉淀, 将沉淀物{经测定为碱式铬酸铜铵[CuNH4(OH)CrO4 ]}过滤、洗涤,80 ℃烘干12 h, 最后焙烧。 (1)过滤用到的玻璃仪器有　　　????(填序号,下同);焙烧用到的仪器有　　　????。 A.蒸发皿　　　B.石棉网　　　C.泥三角　　???? D.烧杯　　E.坩埚钳　　F.酒精灯 G.玻璃棒　　H.漏斗　????I.坩埚(部分仪器已略去) (2)CuNH4(OH)CrO4在295 ℃分解生成复合的氧化物(催化剂)、氮气及水,该反应的化学方程式:　　　　　????　　　　　　　　　　　　　　????。 (二)乙组拟用甲组制得的催化剂按下列流程进行实验。 (3)若用A装置制取氨气,则发生反应的化学方程式为????　　　　　　　　　　　　　　　　　　????。 若用B