Question

14．甲、乙兩個研究性學習小組為測定氨分子中氮、氫原子個數比，設計如下實驗流程：（已知  氨可以與灼熱的氧化銅反應得到氮氣和金屬銅．方程式見下）：
[制取氨氣]→[裝有足量干燥劑的干燥管]→裝有氧化銅的硬質玻管]→[裝有足量濃硫酸的洗氣瓶]→[測定生成]
氮的體積制取氨氣裝有足量干燥劑的 干 燥 管裝有氧化銅的硬質玻管裝有足量濃硫酸的洗氣瓶   測定生成氮的體積
3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu+N₂+3H₂O
實驗中，先用制得的氨氣排盡洗氣瓶前所有裝置中的空氣，再連接洗氣瓶和氣體收集裝置，立即加熱氧化銅．反應完畢后，黑色的氧化銅轉化為紅色的銅．如圖A、B、C為甲、乙兩小組制取氨氣時可能用到的裝置，D為盛有濃硫酸的洗氣瓶．

甲小組測得，反應前氧化銅的質量m₁g、氧化銅反應后剩余固體的質量m₂g、生成氮氣在標準狀況下的體積V₁L．
乙小組測得，洗氣前裝置D的質量m₃g、洗氣后裝置D的質量m₄g、生成氮氣在標準狀況下的體積V₂L．     請回答下列問題：
（1）寫出儀器a的名稱圓底燒瓶．
（2）檢查A裝置氣密性的操作是連接導管，將導管插入水中，用手緊握試管或加熱試管，導管口有氣泡產生，松開手后或停止加熱，導管內有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱．
（3）甲、乙兩小組選擇了不同的方法制取氨氣，請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表的空格中．

	實驗裝置	實驗藥品	制備原理
甲小組	A	氫氧化鈣、硫酸銨	反應的化學方程式為①（NH4）2SO4+Ca（OH）2═2NH3↑+2H2O+CaSO4．
乙小組	②	濃氨水、氫氧化鈉	分析氫氧化鈉的作用：③氫氧化鈉溶于氨水后放熱、增加氫氧根濃度，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向逆方向移動，加快氨氣逸出．

（4）甲小組用所測得數據計算出氨分子中氮、氫的原子個數之比為5V₁：7（m₁-m₂）．
（5）乙小組用所測得數據計算出氨分子中氮、氫的原子個數比明顯小于理論值，其原因是洗氣瓶D中的濃硫酸不但吸收了反應生成的水，還吸收了未反應的氨氣，從而使計算的氫的量偏高．為此，乙小組在原有實驗的基礎上增加了一個裝有某藥品的實驗儀器，重新實驗．根據實驗前后該藥品的質量變化及生成氮氣的體積，得出了合理的實驗結果．該藥品的名稱是堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）．

Answer 1

分析 （1）根據裝置圖可知儀器a的名稱；
（2）利用裝置壓強差產生的現象判斷裝置氣密性；
（3）氫氧化鈣、硫酸銨反應生成硫酸鈣和氨氣，根據元素守恒書寫化學方程式；乙小組是用液體與固體作用不加熱，據此選擇裝置；氫氧化鈉固體溶解放熱促進氨水溶液中平衡向放氨氣的方向進行，同時氫氧化鈉溶液顯堿性，可以抑制氨水電離，促使氨氣放出；
（4）根據氧化銅中氧元素的質量等于生成的水中氧元素的質量，可以計算出氧的物質的量，根據氮氣的體積計算出氮氣的物質的量，從而求出氮原子的物質的量，進而計算出氮、氫的原子個數之比；
（5）根據濃硫酸的吸水性及能與氨氣反應進行分析．

解答 解：（1）儀器a的名稱為：圓底燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）檢查A裝置氣密性的具體操作方法是連接導管，將導管插入水中，用手緊握試管或加熱試管，導管口有氣泡產生，松開手后或停止加熱，導管內有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱，
故答案為：連接導管，將導管插入水中，用手緊握試管或加熱試管，導管口有氣泡產生，松開手后或停止加熱，導管內有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱；
（3）①氫氧化鈣與硫酸銨反應生成硫酸鈣、氨氣和水，反應的化學方程式為（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄，
故答案為：（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄；
②濃氨水是液體，氫氧化鈉是固體，為使氨氣逸出，把氨水滴入固體氫氧化鈉中，隨著氫氧化鈉溶解放熱，氨氣揮發(fā)放出氣體，故選B裝置；
③氫氧化鈉溶于氨水后放熱、增加氫氧根濃度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移動，加快氨氣逸出，
故答案為：氫氧化鈉溶于氨水后放熱、增加氫氧根濃度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移動，加快氨氣逸出；
（4）反應前氧化銅的質量為m₁g、氧化銅反應后轉化成的銅的質量為m₂g，則氧化銅中氧元素的質量為m₁-m₂，生成的水中氧元素的質量等于氧化銅氧元素的質量，則生成的水中氧原子的個數為$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{16}$；水中氫原子個數是氧原子個數的兩倍，因此氫原子個數為$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{16}$×2，生成的氮氣在標準狀況下的體積V₁L，則氮氣中氮原子的個數為$\frac{V{\;}_{1}×2}{22.4}$；
因此氮氫原子個數比為$\frac{V{\;}_{1}×2}{22.4}$：$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{16}$×2=5V₁：7（m₁-m₂），
故答案為：5V₁：7（m₁-m₂）；
（5）乙小組用所測數據計算出氨分子中氮、氫的原子個數比小于理論值，其原因是洗氣瓶D中的濃硫酸不但吸收了反應生成的水，還吸收了未反應的氨氣，從而使計算的氫的量偏高． 因此在 洗氣瓶D前的位置應增加了一個裝有堿石灰（無水硫酸銅、氫氧化鈉、氧化鈣等）的實驗儀器只吸收水，減小誤差，
故答案為：洗氣瓶D中的濃硫酸不但吸收了反應生成的水，還吸收了未反應的氨氣，從而使計算的氫的量偏高；堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）．

點評 本題是一道綜合性很強的實驗探究題，要求學生具有分析和解決問題的能力，主要是物質探究物質組成和方法的應用，難度較大．