Question

氮肥NH₄HCO₃、（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃等是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的肥料．
Ⅰ．小明發(fā)現(xiàn)家中施用的碳酸氫銨（NH₄HCO₃）減少了，并聞到一股刺激性的氣味．他很好奇，于是和同學(xué)們進(jìn)行探究，請(qǐng)你一同參與：
提出問題：碳酸氫銨減少的原因是什么？
猜想假設(shè)：碳酸氫銨受熱易分解，產(chǎn)物可能為水、二氧化碳、氨氣．
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：小明設(shè)計(jì)了如右圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)裝置中的鐵架臺(tái)省略）．
（1）根據(jù)現(xiàn)象

 

，證明實(shí)驗(yàn)后生成了水和氨氣．
（2）裝置B中澄清石灰水

 

，證明產(chǎn)物中有二氧化碳生成．
（3）小紅同學(xué)認(rèn)為若將裝置B中澄清石灰水改為NaOH溶液，再經(jīng)過某實(shí)驗(yàn)操作，也可以證明碳酸氫銨分解后有二氧化碳生成，請(qǐng)你幫她設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	反應(yīng)的化學(xué)方程式

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碳酸氫銨受熱易分解，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
實(shí)驗(yàn)反思：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為化肥碳酸氫銨在保存時(shí)應(yīng)注意的問題是

 

．
Ⅱ．小亮為了檢驗(yàn)家里購(gòu)買的硫酸銨化肥是否合格，他稱取27.5g化肥樣品與足量濃燒堿溶液加熱，產(chǎn)生的氨氣用100.0g廢硫酸吸收．測(cè)得吸收氨氣的溶液總質(zhì)量m與反應(yīng)時(shí)間t的變化如右下圖所示．所涉及的反應(yīng)為：（NH₄）₂SO₄+2NaOH

△   .

Na₂SO₄+2H₂O+2NH₃↑； 2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄．
請(qǐng)計(jì)算：（1）完全反應(yīng)后產(chǎn)生氨氣

 

g．
（2）該化肥的含氮量為

 

（精確到0.1%），則這種化肥屬于

 

 （填：“合格”或“不合格”．合格硫酸銨含氮量為20%以上）產(chǎn)品．
（3）請(qǐng)計(jì)算廢硫酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算過程：
（4）若實(shí)驗(yàn)過程中氨氣被完全吸收，但該實(shí)驗(yàn)測(cè)得硫酸銨化肥的含氮量高于實(shí)際值，其原因是

 

．

Answer 1

分析：I、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：（1）分析裝置圖，判斷裝置中各部分可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，分析得能證明分解生成氨氣和水所觀察到的現(xiàn)象；
（2）B裝置試管內(nèi)的澄清石灰水可以檢驗(yàn)是否產(chǎn)生氣體二氧化碳；
（3）若改用氫氧化鈉溶液吸收，由于二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉而無明顯現(xiàn)象，因此，通過檢驗(yàn)溶液中含有碳酸鈉的方法，也可檢驗(yàn)反應(yīng)放出了二氧化碳；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：總結(jié)以上實(shí)驗(yàn)，判斷碳酸氫銨分解生成的產(chǎn)物，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
實(shí)驗(yàn)反思：根據(jù)實(shí)驗(yàn)探，歸納出碳酸氫銨的性質(zhì)，判斷保存方法；
II、（1）根據(jù)吸收氨氣的溶液總質(zhì)量m與反應(yīng)時(shí)間t的變化關(guān)系圖，可知完全反應(yīng)后溶液總質(zhì)量為106.8g，與反應(yīng)前100g硫酸的質(zhì)量差即為所吸收氨氣的質(zhì)量；
（2）根據(jù)氨氣的質(zhì)量計(jì)算氨氣中氮元素的質(zhì)量，即樣品中氮元素的質(zhì)量，氮元素與樣品的質(zhì)量比可計(jì)算該化肥的含氮量，與標(biāo)準(zhǔn)比較判斷是否合格；
（3）廢硫酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

硫酸質(zhì)量

廢硫酸的質(zhì)量100.0g

×100%，其中硫酸的質(zhì)量，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可由吸收氨氣的質(zhì)量計(jì)算求得；
（4）分析實(shí)驗(yàn)中濃硫酸可能吸收的物質(zhì)，判斷造成實(shí)驗(yàn)測(cè)得硫酸銨化肥的含氮量高于實(shí)際值的原因．

解答：解：I、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：（1）若置于試管口處的干燥的紅色石蕊試紙變藍(lán)色，根據(jù)氨氣遇水呈現(xiàn)堿性，可判斷分解生成了水和氨氣；
（2）若觀察到裝置B試管內(nèi)澄清石灰水就渾濁，說明反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w；
（3）利用碳酸鈉能與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w，取反應(yīng)后試管B溶液滴加稀鹽酸，若觀察到有氣體放出可說明溶液中含有碳酸鈉，則證明分解放出了二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成了碳酸鈉；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可說明，碳酸氫銨受熱分解生成了水、氨氣、二氧化碳，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
實(shí)驗(yàn)反思：由于碳酸氫銨受熱能發(fā)生分解，因此保存碳酸氫銨時(shí)應(yīng)放在避光的陰涼處密封保存；
II、（1）根據(jù)吸收氨氣的溶液總質(zhì)量m與反應(yīng)時(shí)間t的變化關(guān)系圖可知，完全反應(yīng)后產(chǎn)生氨氣=106.8g-100.0g=6.8g；
（2）該化肥的含氮量=

6.8g× 14 17 ×100%

27.5g

×100%=20.4%＞20%，則這種化肥屬于合格品；
（3）設(shè)廢硫酸中純硫酸的質(zhì)量為x．
2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄
34    98
6.8g   x

34

6.8g

=

98

x

x=

6.8g×98

34

=19.6g
廢硫酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

19.6g

100.0g

×100%=19.6%
答：廢硫酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.6%；
（4）濃硫酸具有吸水性，分解產(chǎn)生的水被濃硫酸吸收，導(dǎo)致所測(cè)得氨氣質(zhì)量偏大；
故答案為：
Ⅰ、【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】（1）干燥的紅色石蕊試紙變藍(lán)；
（2）變渾濁；
（3）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	反應(yīng)的方程式
取裝置B中溶液少許，滴加稀鹽酸（或氯化鈣或氫氧化鋇溶液等）	產(chǎn)生氣泡 （其它對(duì)應(yīng)現(xiàn)象）	Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O （其它對(duì)應(yīng)方程式）

其它合理答案均可
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
【實(shí)驗(yàn)反思】避光、避熱、密封等；
Ⅱ、計(jì)算：
（1）6.8g；
（2）20.4%；合格；
（3）廢硫酸中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.6%．
（4）加熱反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸汽被廢硫酸吸收，導(dǎo)致所測(cè)吸收液質(zhì)量比只吸收氨氣大．

點(diǎn)評(píng)：本題為實(shí)驗(yàn)探究與化學(xué)計(jì)算的綜合，難度相當(dāng)大，解答時(shí)應(yīng)注意讀懂題意，運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)逐步進(jìn)行分析，切勿被過多的文字信息所困擾．