Question

某課題小組同學(xué)測量液態(tài)奶含氮量的實(shí)驗(yàn)過程如下：
原理：液態(tài)奶（NH₄）₂SO₄溶液NH₃（NH₄）₂B₄O₇
步驟：
①在燒杯中加入10.00mL液態(tài)奶和輔助試劑，加熱充分反應(yīng)；
②將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到大試管中；
③按右圖裝置用水蒸氣將NH₃吹出，并用H₃BO₃溶液吸收（加熱裝置未畫出）；
④取下錐形瓶，滴加指示劑，用0.1000mol?L^-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定；
⑤重復(fù)測定數(shù)次，再用10.00mL蒸餾水代替液態(tài)奶進(jìn)行上述操作．
數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)編號	樣品和輔助試劑	消耗鹽酸體積/mL
1	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.45
2	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	25.50
3	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.55
4	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.50
5	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	1.50

回答下列問題：
（1）滴定時（NH₄）₂B₄O₇重新轉(zhuǎn)化為H₃BO₃，反應(yīng)的離子方程式為______．
（2）步驟③的實(shí)驗(yàn)裝置中需要加熱的儀器是______（填儀器名稱），長導(dǎo)管的作用是______．
（3）不做空白對照實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響______（填“無影響”，或“偏高”，或“偏低”）．
（4）計(jì)算10.00mL液態(tài)奶中的含氮量應(yīng)代人計(jì)算的鹽酸體積是______mL，該液態(tài)奶的含氮量______mg?mL^-1．

Answer 1

解：（1）硼的化合價未變化，發(fā)生類似復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)方程式為（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4 H₃BO₃+2NH₄Cl，反應(yīng)的離子方程式為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
故答案為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
（2）加熱圓底燒瓶產(chǎn)生水蒸氣，進(jìn)入試管中將生成的氨氣吹出；加熱產(chǎn)生水蒸氣，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增加，長導(dǎo)管防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險，冷卻時防止發(fā)生倒吸，起安全管作用，故答案為：圓底燒瓶；防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險，防止冷卻時發(fā)生倒吸，起到安全管的作用；
（3）對照使用目的是消除其他試劑、實(shí)驗(yàn)操作等因素引起的誤差，不做空白對照實(shí)驗(yàn)，消耗的鹽酸量增大，引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高，故答案為：偏高；
（4）鹽酸的體積為33.45ml+33.55ml+33.50ml 3-1.5ml=32.00ml=0.03200L，令10ml該液態(tài)奶的含氮量的質(zhì)量為mg，則
2N～（NH₄）₂B₄O₇～2HCl
28g 2mol
mg 0.03200L×0.1000mol/L
所以m=28g×0.03200ml×0.1000mol/L 2mol=0.04480g，
該液態(tài)奶的含氮量為 =4.480mg/ml；
故答案為：32.00；4.480．
分析：（1）滴加鹽酸（NH₄）₂B₄O₇轉(zhuǎn)化為H₃BO₃，硼的化合價未變化，發(fā)生類似復(fù)分解反應(yīng)，還有氯化銨生成；
（2）圓底燒瓶加熱產(chǎn)生水蒸氣，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增加，防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險，冷卻時防止發(fā)生倒吸，起安全管作用；
（3）實(shí)驗(yàn)組與對照組的無關(guān)變量的影響是相等的，這樣通過空白對照實(shí)驗(yàn)，對比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，排除無關(guān)變量的影響，則可認(rèn)定為是來自實(shí)驗(yàn)變量的效果，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有說服力；
（4）根據(jù)N元素守恒，及滴定反應(yīng)找出N原子與HCl的關(guān)系式，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算，注意鹽酸的體積取3次滴定的平均值減去1.5ml（不含奶時消耗鹽酸的體積為1.5ml）．
點(diǎn)評：本題知識涉及元素化合物、實(shí)驗(yàn)原理、化學(xué)計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案理解、元素化合物的知識，難度較大，易錯點(diǎn)為計(jì)算液態(tài)奶的含氮量時鹽酸體積應(yīng)為3次滴定的平均值減去1.5ml（不含奶時消耗鹽酸的體積為1.5ml）．