Question

16．碳酸氫銨是一種常見的氮肥，某班同學(xué)為測定某碳酸氫銨化肥中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下幾種實(shí)驗(yàn)方案，請你跟他們一起參加探究．
資料：1．碳酸氫銨易溶于水，在空氣中極易吸收水蒸氣．
2．碳酸氫銨與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH₄HCO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑
3．碳酸氫銨化肥含氮量的國家標(biāo)準(zhǔn)是：一級品含氮量≥17.10%，二級品含氮量≥16.80%．
4．碳酸氫銨化肥中所含雜質(zhì)不含氮元素，也不與稀硫酸反應(yīng)
方案甲：取樣10.0克，用如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測量C裝置在反應(yīng)前后增加的質(zhì)量（氨氣能與硫酸反應(yīng)）：

（1）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O．
（2）B裝置的作用是吸收生成的二氧化碳和水．
（3）該組同學(xué)用以上裝置測出的氮元素含量明顯偏大，可能的原因是B．
A．試管中還有殘留的氣體沒有被吸收 B．外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置中
C．樣品中碳酸氫銨沒有完全分解
（4）經(jīng)同學(xué)們討論，認(rèn)為C中濃硫酸最好換成下列某種試劑，你認(rèn)為該試劑是B．
A．水 B．稀硫酸 C．濃鹽酸
（5）碳酸氫銨完全分解后，應(yīng)該先斷開C裝置再移走酒精燈，原因是防止液體倒吸．
方案乙：取樣10.0克，加水完全溶解配成試樣溶液，放入如圖所示裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)步驟：①按圖連接儀器，檢查裝置氣密性；②裝入藥品；③打開b處彈簧夾，從a處通入空氣；④稱量裝置D及其中藥品的質(zhì)量；⑤關(guān)閉b處彈簧夾；⑥打開分液漏斗旋塞，滴入稀硫酸，直到無氣泡產(chǎn)生；⑦----；⑧稱量裝置D及其中藥品的質(zhì)量．
（1）請補(bǔ)出上面步驟中缺少的步驟打開b處彈簧夾，緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?br />（2）裝置A中裝入的試劑可能是氫氧化鈉溶液，如果沒有此裝置，實(shí)驗(yàn)最后測出的化肥中氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（3）裝置E的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入D裝置．
（4）實(shí)驗(yàn)中，該組同學(xué)測得反應(yīng)后D裝置及其中藥品的質(zhì)量增加了5.4g，則該化肥中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.2%．（保留1位小數(shù)）
在分析上述兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)后，老師提出了方案丙進(jìn)行精確測定．
方案丙：①用電子天平準(zhǔn)確稱取2.000g化肥樣品，裝入錐形瓶中；②往錐形瓶中加入50mL濃度為0，.049g/mL的硫酸溶液，振蕩，使其與樣品完全反應(yīng)；③加熱煮沸；④冷卻，滴入幾滴混合指示劑；⑤往上述溶液中逐滴滴入濃度為0.040g/mL的氫氧化鈉溶液，至錐形瓶中液體變?yōu)榛揖G色（此時(shí)多余硫酸與氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，硫酸銨未與氫氧化鈉溶液反應(yīng)），共用去25mL氫氧化鈉溶液．試回答下列問題：
（1）用電子天平稱樣品時(shí)必須迅速，原因是防止碳酸氫銨吸收空氣中的水蒸氣．
（2）第③步中加熱煮沸的目的是趕出溶液中的二氧化碳．
（3）第⑤歩加入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O．
（4）通過計(jì)算判斷該碳酸氫銨化肥屬于一級品還是二級品．

Answer 1

分析 方案甲：
碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、水和二氧化碳；
堿石灰能夠吸收水蒸氣和二氧化碳；
氨氣和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銨；
方案乙：
氫氧化鈉溶液能夠吸收看中的二氧化碳；
測得反應(yīng)后D裝置及其中藥品的質(zhì)量增加了5.4g，說明反應(yīng)生成了5.4g二氧化碳；
方案丙：
加熱煮沸能使溶解在溶液中的二氧化碳逸出；
氫氧化鈉和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水；
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式和提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計(jì)算和判斷．

解答 解：（1）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O．
故填：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O．
（2）B裝置的作用是吸收生成的二氧化碳和水．
故填：吸收生成的二氧化碳和水．
（3）A．試管中還有殘留的氣體沒有被吸收，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏�。�
B．外界空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置中時(shí)，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏大；
C．樣品中碳酸氫銨沒有完全分解時(shí)，會導(dǎo)致測定結(jié)果偏�。�
故填：B．
（4）C中濃硫酸最好換成稀硫酸，因?yàn)橄×蛩岵荒芪湛諝庵械乃魵猓?br />故填：B．
（5）碳酸氫銨完全分解后，應(yīng)該先斷開C裝置再移走酒精燈，原因是能夠防止液體倒吸．
故填：防止液體倒吸．
方案乙：
⑦打開b處彈簧夾，緩緩?fù)ㄈ肟諝�；⑧稱量裝置D及其中藥品的質(zhì)量．
故填：打開b處彈簧夾，緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?br />（1）上面步驟中缺少的步驟是打開b處彈簧夾，緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?br />故填：打開b處彈簧夾，緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?br />（2）裝置A中裝入的試劑可能是氫氧化鈉溶液，如果沒有此裝置，空氣中的二氧化碳會進(jìn)入D裝置中，實(shí)驗(yàn)最后測出的化肥中氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大．
故填：偏大．
（3）裝置E的作用是防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入D裝置．
故填：防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入D裝置．
（4）設(shè)碳酸氫銨質(zhì)量為m，
2NH₄HCO₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑，
158                            88
m                              5.4g
$\frac{158}{m}$=$\frac{88}{5.4g}$，
m=9.7g，
氮元素質(zhì)量為：9.7g×$\frac{14}{79}$×100%=1.72g，
則該化肥中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.72g}{10.0g}$×100%=17.2%，
答：該化肥中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.2%．
方案丙：
（1）用電子天平稱樣品時(shí)必須迅速，原因是能夠防止碳酸氫銨吸收空氣中的水蒸氣．
故填：防止碳酸氫銨吸收空氣中的水蒸氣．
（2）第③步中加熱煮沸的目的是趕出溶液中的二氧化碳．
故填：趕出溶液中的二氧化碳．
（3）第⑤歩加入氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O．
故填：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O．
（4）解：設(shè)NaOH消耗的硫酸質(zhì)量為x，
2NaOH～H₂SO₄，
80              98
25mLx0.040g/mL  x
$\frac{80}{25mLx_{0}.040g/mL}$=$\frac{98}{x}$，
x=1.225g，
設(shè)樣品中氮元素的質(zhì)量為y，
50mLx0.049g/mL-1.225g=1.225g，
2N～2NH₄HCO₃～H₂SO₄
28            98
y           1.225g
$\frac{28}{y}$=$\frac{98}{1.225g}$，
y=0.35g，
樣品中氮元素的含量為：$\frac{0.35g}{2.000g}$x100%=17.5%，
因?yàn)橐患壠泛俊?7.10%，所以此樣品為一級品．

點(diǎn)評 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．