常温下氨气能被氯气氧化生成N2,化工厂常用此法检验管道是否泄漏氯气。某探究小组在实验室对氨气与氯气反应进行了探究,回答下列问题。
Ⅰ.氨气的制备
(1)氨气的发生装置可以选择上图中的________(填大写字母),反应的化学方程式为____________________________________。
(2)欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,按气流方向写出其接口的连接顺序:发生装置管口→________(填小写字母)。
Ⅱ.氯气与氨气的反应
室温下,用收集到的氨气按下图所示装置进行实验(实验前k1、k2关闭)。
(3)打开k1,缓缓推动注射器活塞,向试管中注入约3倍于氯气体积的氨气,关闭k1,恢复室温。试管中可观察到的现象是________。发生反应的化学方程式为________。
(4)再打开k2,可观察到的现象是________。
A 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(或B NH3·H2ONH3↑+H2O) d→c→f→e→(d→c→)i 生成白烟,而后凝结在试管内壁,试管内黄绿色气体颜色逐渐变浅至褪去 3C12+8NH3=6NH4Cl+N2(或分开写:3C12+2NH3=6HCl+N2、HCl+NH3=NH4Cl) 烧杯中的水倒流进入试管中
【解析】
Ⅰ.氨气的制备
(1)实验室通常用氯化铵与氢氧化钙加热法制备氨气,氨气的发生装置可以选择上图中的A,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。也可以选择B装置加热浓氨水制备少量氨气,反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑+H2O。
(2)实验室通常用盛有碱石灰的干燥管来干燥氨气,氨气会污染空气,所以要设计一个尾气处理装置,因为氨气极易溶于水,常用一个小漏斗倒扣在水面上吸收氨气。实验室常用向下排空气法收集氨气,为防止尾气吸收装置中的水蒸气回流进集气瓶,可以在两者之间再加一个盛有碱石灰的干燥管。所以欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,按气流方向写出其接口的连接顺序:发生装置管口→d→c→f→e→(d→c→)i。
Ⅱ.氯气与氨气的反应
根据题中信息“常温下氨气能被氯气氧化生成N2,化工厂常用此法检验管道是否泄漏氯气”可知,该反应中,氨气被氧化为氮气,氯气被还原为氯化氢,然后氯化氢再与氨气化合为氯化铵,反应的总化学方程式为3C12+8NH3=6NH4Cl+N2,所以若看到白烟产生,则证明有氯气从管道中泄漏。
(3)打开k1,缓缓推动注射器活塞,向试管中注入约3倍于氯气体积的氨气,关闭k1,恢复室温。试管中可观察到的现象是生成白烟,而后凝结在试管内壁,试管内黄绿色气体颜色逐渐变浅至褪去。发生反应的化学方程式为3C12+8NH3=6NH4Cl+N2(或分开写:3C12+2NH3=6HCl+N2、HCl+NH3=NH4Cl)。
(4)由化学方程式可知,向试管中注入约3倍于氯气体积的氨气,反应前3体积的氯气反应后变为1体积的氮气,还剩余约1体积的氨气,反应后试管中的气体变少了,试管中的气压小于外界大气压,所以打开k2,可观察到的现象是烧杯中的水倒流进入试管中。
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学生实验:胆矾中结晶水含量的测定。主要步骤如下:
①称量仪器A的质量,记为m1;②称量仪器A和胆矾的质量,记为m2;③加热;④冷却;⑤称量仪器A和固体的质量,记为m3;⑥再次加热仪器A和其中的固体;
⑦再次冷却;⑧再次称量仪器A和固体的质量,记为m4。
(1)加热胆矾时,仪器A的名称是_______,转移仪器A时使用的仪器是________。
(2)冷却时使用的仪器的名称是______。如果冷却时忘了使用该仪器,无其他错误,会导致测定结果________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(3)步骤⑥⑦⑧合称为_______,该步骤成功的标志是___________________。
(4)实验前必须研磨胆矾,如果使用颗粒较大的晶体状胆矾可能导致测定结果(其他步骤无错)_____(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(5)某学生在实验记录如下:(单位:克)
实验 | m1 | m2 | m3 | m4 | m5 | m6 |
第一次 | 25.320 | 30.556 | 28.696 | 28.696 | - | - |
第二次 | 25.333 | 30.313 | 28.013 | 28.002 | 27.886 | 27.886 |
第三次 | 25.280 | 30.300 | 28.480 | 28.480 | - | - |
根据该学生的实验数据记录,请计算胆矾CuSO4·nH2O中的n=____(保留两位小数)。此次实验的相对误差为__________。