某氮肥硫酸銨中混有硫酸氫銨.為測定該氮肥的含氮量,一化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組取一定量氮肥樣品,研磨使其混合均勻,備用.已知:
氫氧化鈉少量時:2NH4HSO4+2NaOH=(NH42SO4+Na2SO4+2H2O
氫氧化鈉過量時:NH4HSO4+2NaOH=Na2SO4+NH3↑+2H2O
(1)同學(xué)們設(shè)計的實驗裝置如圖所示,請回答相關(guān)問題.
①裝置中堿石灰的作用是
吸收氨氣中的水蒸氣(干燥氨氣)
吸收氨氣中的水蒸氣(干燥氨氣)

②廣口瓶內(nèi)四氯化碳的作用是
防止倒吸
防止倒吸

③指導(dǎo)老師指出,用該裝置進行實驗,即使氫氧化鈉足量且實驗過程中無氨氣外泄,測得的樣品含氮量仍將偏低,其原因可能是
殘留在反應(yīng)裝置中的氨氣未被稀硫酸吸收
殘留在反應(yīng)裝置中的氨氣未被稀硫酸吸收

(2)同學(xué)們改進實驗裝置后(改進裝置圖略),進行如下實驗.稱取不同質(zhì)量的上述樣品分別與40.00mL相同濃度的氫氧化鈉溶液相混合,完全溶解后,加熱充分反應(yīng)(此溫度下銨鹽不分解),并使生成的氨氣全部被稀硫酸吸收,測得氨氣的質(zhì)量.部分實驗數(shù)據(jù)如下:
氫氧化鈉溶液體積/mL 40.00mL
樣品質(zhì)量/g 7.750 15.50 23.25
氨氣質(zhì)量/g 1.870 1.870 1.700
請計算(計算結(jié)果保留兩位小數(shù)):
①樣品中的氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是
19.87
19.87
%.
②所用氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為
3.25
3.25
mol/L.
③若樣品質(zhì)量為31.00g,則生成氨氣的質(zhì)量為
1.53
1.53
g.
分析:(1)①堿石灰用于干燥氨氣;
②氨氣極易溶于水,容易發(fā)生倒吸現(xiàn)象;
③反應(yīng)生成的氨氣不能夠被稀硫酸完全吸收;
(2)①根據(jù)實驗數(shù)據(jù),判斷出第一組實驗中氫氧化鈉過量,所有的銨離子都生成了氨氣,根據(jù)氮原子守恒列式計算出樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù);
②根據(jù)第一組數(shù)據(jù)計算出硫酸銨和硫酸氫銨的含量,再根據(jù)第二組中所有的氫氧化鈉都參與了反應(yīng),即氫氧化鈉不足,計算出氫氧化鈉的濃度;
③根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量和樣品中硫酸氫鈉的物質(zhì)的量,計算出生成的氨氣的物質(zhì)的量及質(zhì)量.
解答:(1)①生成的氨氣中含有水分,用堿石灰吸收氨氣中的水分,
故答案為:吸收氨氣中的水蒸氣;
②氨氣極易溶于水,容易發(fā)生倒吸,所以廣口瓶內(nèi)四氯化碳用于防止倒吸,
故答案為:防止倒吸;
③用該裝置進行實驗,即使氫氧化鈉足量且實驗過程中無氨氣外泄,由于裝置內(nèi)的氨氣不能完全被稀硫酸吸收,測得的樣品含氮量仍將偏低,
故答案為:殘留在反應(yīng)裝置中的氨氣未被稀硫酸吸收;
(2)①設(shè)氮肥硫酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為X,則硫酸氫銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(1-X),
從實驗方案的數(shù)據(jù)看出,第一個實驗和第二個實驗中生成的氨氣質(zhì)量相同,說明第一個實驗中氫氧化鈉是過量的,所有銨離子都生產(chǎn)了氨氣,根據(jù)氮元素守恒,
7.75×X
132
×2
×17+
7.75×(1-X)
115
×17
=1.87
解得:X=0.85,
即氮肥中硫酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%,硫酸氫銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%,
根據(jù)氮原子守恒:氮原子的物質(zhì)的量就等于氨氣的物質(zhì)的量,
所以樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:
1.87
17
×14
7.75
×100%=19.87%,
故答案為:19.87%;
②假如第二個實驗方案中氫氧化鈉是過量的,則生成氨氣質(zhì)量為:
15.00×0.85
132
×2×17
+
15.00×0.15
115
×17
=3.28g>1.87g,
這說明第二個實驗方案中,氫氧化鈉的物質(zhì)的量不足,氫氧化鈉反應(yīng)完硫酸氫銨中的氫離子后全部生成硫酸銨,剩余的氫氧根離子不足以將全部銨根離子反應(yīng)溢出,而是只反應(yīng)了一部分硫酸銨,放出了1.87g氨氣;
根據(jù)反應(yīng)方程式:2NH4HSO4+2NaOH=(NH42SO4+Na2SO4+2H2O,(NH42SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3↑+2H2O,
加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為:n(NH4HSO4)+n(NH3)=
15×0.15
115
mol+
1.87
17
mol=0.13mol,
氫氧化鈉溶液的濃度為:
0.13mol
0.04L
=3.25mol/L,
故答案為:3.25mol/L;
③若樣品質(zhì)量為31g,則加入的氫氧化鈉物質(zhì)的量還是0.13mol,
根據(jù)反應(yīng)方程式:2NH4HSO4+2NaOH=(NH42SO4+Na2SO4+2H2O,
反應(yīng)中硫酸氫銨消耗的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為:
31×0.15
115
mol=0.04mol,
剩下的氫氧化鈉物質(zhì)的量為:0.13mol-0.04mol=0.09mol,
根據(jù)反應(yīng)方程式:(NH42SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3↑+2H2O,生成的氨氣的物質(zhì)的量為:0.09mol,
所以生成的氨氣的質(zhì)量為:17g/mol×0.09mol=1.53g,
故答案為:1.53.
點評:本題考查了測定氮肥硫酸銨中氮元素的含量,題目計算量比較大,需要合理分析、應(yīng)用題中實驗數(shù)據(jù),得出正確結(jié)論,本題充分考查了所學(xué)的分析、理解和綜合計算能力,本題難度稍大.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某氮肥NH4HCO3中混有少量(NH42CO3,現(xiàn)采用下列方案測定該氮肥中(NH42CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取5.7g上述樣品與2.0mol/L NaOH溶液混合,完全溶解后,低溫加熱使其充分反應(yīng)(該溫度下銨鹽不分解),并使生成的氨氣全部被硫酸吸收,測得氨氣的質(zhì)量與所用NaOH溶液體積的關(guān)系如圖所示:
請回答下列問題:
(1)A點前樣品與NaOH反應(yīng)的離子方程式為
HCO3-+OH-=CO32-+H2O
HCO3-+OH-=CO32-+H2O

(2)為使生成的氨氣被硫酸吸收時不發(fā)生倒吸,可以選用裝置中的
ABD
ABD


(3)樣品中(NH42CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是
16.6
16.6
%(保留一位小數(shù)).
(4)當(dāng)V[NaOH(aq)]=50mL時,生成NH3的質(zhì)量為
0.68g
0.68g

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(12分)某氮肥NH4HCO3中混有少量(NH4)2CO3,現(xiàn)采用下列方案測定該氮肥中(NH4)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取5.7 g上述樣品與2.0 mol/L NaOH溶液混合,完全溶解后,低溫加熱使其充分反應(yīng)(該溫度下銨鹽不分解),并使生成的氨氣全部被硫酸吸收,測得氨氣的質(zhì)量與所用NaOH溶液體積的關(guān)系如圖所示:

請回答下列問題:

⑴A點前樣品與NaOH反應(yīng)的離子方程式為    。

⑵為使生成的氨氣被硫酸吸收時不發(fā)生倒吸,可以選用下列裝置中的   

⑶樣品中(NH4)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是    %(保留一位小數(shù))。

⑷當(dāng)V[NaOH(aq)]=50 mL時,生成NH3的質(zhì)量為   

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:2012屆江蘇省南通市高三上學(xué)期期末調(diào)研測試化學(xué)試卷 題型:填空題

(12分)某氮肥NH4HCO3中混有少量(NH4)2CO3,現(xiàn)采用下列方案測定該氮肥中(NH4)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取5.7 g上述樣品與2.0 mol/L NaOH溶液混合,完全溶解后,低溫加熱使其充分反應(yīng)(該溫度下銨鹽不分解),并使生成的氨氣全部被硫酸吸收,測得氨氣的質(zhì)量與所用NaOH溶液體積的關(guān)系如圖所示:

請回答下列問題:
⑴A點前樣品與NaOH反應(yīng)的離子方程式為  ▲ 。
⑵為使生成的氨氣被硫酸吸收時不發(fā)生倒吸,可以選用下列裝置中的  ▲ 。

⑶樣品中(NH4)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是  ▲ %(保留一位小數(shù))。
⑷當(dāng)V[NaOH(aq)]="50" mL時,生成NH3的質(zhì)量為  ▲ 。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:2011-2012學(xué)年江蘇省南通市高三上學(xué)期期末調(diào)研測試化學(xué)試卷 題型:填空題

(12分)某氮肥NH4HCO3中混有少量(NH4)2CO3,現(xiàn)采用下列方案測定該氮肥中(NH4)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):稱取5.7 g上述樣品與2.0 mol/L NaOH溶液混合,完全溶解后,低溫加熱使其充分反應(yīng)(該溫度下銨鹽不分解),并使生成的氨氣全部被硫酸吸收,測得氨氣的質(zhì)量與所用NaOH溶液體積的關(guān)系如圖所示:

請回答下列問題:

⑴A點前樣品與NaOH反應(yīng)的離子方程式為    。

⑵為使生成的氨氣被硫酸吸收時不發(fā)生倒吸,可以選用下列裝置中的   

⑶樣品中(NH4)2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是    %(保留一位小數(shù))。

⑷當(dāng)V[NaOH(aq)]=50 mL時,生成NH3的質(zhì)量為   

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案