Question

2．硫酸銨是常見的化肥，是強酸弱堿鹽，室溫下，可用酸堿滴定法測定其氮元素的含量，但由于NH₄⁺的酸性太弱（K_a=5.6×10^-10），直接用NaOH標準溶液滴定有困難，生產和實驗室中廣泛采用甲醛法測定銨鹽中的含氮量．甲醛法是基于甲醛與一定量銨鹽作用，生成酸（H⁺）和六次甲基四銨鹽（K_a=7.1×10^-6）反應如下：4NH₄⁺+6HCHO═（CH₂）₆N₄H⁺+6H₂O+3H⁺，生成物可用酚酞為指示劑，用NaOH標準溶液滴定[在室溫下（25℃），通常K_a表示弱酸的電離平衡常數，K_b表示弱堿的電離平衡常數]．硫酸銨含氮量的測定步驟如下：
①準確稱取1.800g （NH₄）₂SO₄于燒杯中．
②用適量蒸餾水溶解，然后定量地移至250mL容量瓶中，并用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻備用．
③用移液管移取試液25mL于錐形瓶中，加入8mL 1：1的甲醛溶液，再加入1～2滴酚酞指示劑搖勻，靜置一分鐘后，用0.100mol/L NaOH標準溶液滴定至溶液呈淺紅色持續(xù)半分鐘不褪色，即為終點．
④記錄讀數，平行做2～3次，NaOH標準溶液滴定消耗的平均體積為27.00mL．
根據實驗回答下列問題：
（1）硫酸銨水溶液呈酸性的原因是NH₄⁺+H₂O═NH₃•H₂O+H⁺．（用離子方程式說明）
（2）步驟①稱取硫酸銨固體樣品是否能使用托盤天平否（填“是”或“否”）．
（3）步驟③加入的甲醛溶液使用前需要加入一定量的NaOH，原因是少量甲醛被空氣中的氧氣氧化為甲酸，需加堿中和．
（4）NH₄NO₃中氮的百分含量是否能用該方法測定是（填“是”或“否”）．原因是因為NO₃^-不參加反應，但與NH₄⁺的物質的量比為1：1可計算N的百分含量．
（5）據題目給出的信息計算樣品中氮的百分含量為21%．
（6）若室溫下，C mol/L氨水的電離平衡常數為K_b，則該氨水的電離度a=$\sqrt{\frac{{K}_}{C}}$．（用C和K_b表示），由此在恒定溫度下，你能得出的結論為溫度恒定，加水稀釋溶液時，K_b不變，電離度增大．

Answer 1

分析 （1）銨根離子水解顯酸性；
（2）托盤天平的感量為0.1g；
（3）需要堿中和甲酸；
（4）NO₃^-不參加反應，但與NH₄⁺的物質的量比為1：1；
（5）結合4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺及H⁺+OH^-=H₂O計算；
（6）設電離的一水合氨為x，則
      NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，
         C               0        0
轉化   x                x        x
平衡 C-x             x         x
K_b=$\frac{x×x}{C-x}$，以此來解答．

解答 解：（1）硫酸銨水溶液呈酸性的原因是NH₄⁺+H₂O═NH₃•H₂O+H⁺，故答案為：NH₄⁺+H₂O═NH₃•H₂O+H⁺；
（2）托盤天平的感量為0.1g，不能稱量1.800g （NH₄）₂SO₄，故答案為：否；
（3）步驟③加入的甲醛溶液使用前需要加入一定量的NaOH，原因是少量甲醛被空氣中的氧氣氧化為甲酸，需加堿中和，
故答案為：少量甲醛被空氣中的氧氣氧化為甲酸，需加堿中和；
（4）NH₄NO₃中NO₃^-不參加反應，但與NH₄⁺的物質的量比為1：1，可以利用此法測定氮的百分含量，
故答案為：是；因為NO₃^-不參加反應，但與NH₄⁺的物質的量比為1：1可計算N的百分含量；
（5）由4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺及H⁺+OH^-=H₂O可知存在4NH₄⁺～3NaOH，則樣品中氮的百分含量為$\frac{0.027L×0.1mol/L×\frac{4}{3}×\frac{250mL}{25mL}×14g/mol}{1.800g}$×100%=21%，故答案為：21%；
（6）設電離的一水合氨為x，則
      NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，
         C               0        0
轉化   x                x        x
平衡 C-x             x         x
K_b=$\frac{x×x}{C-x}$，
解得x=$\sqrt{C{K}_}$，則
該氨水的電離度a=$\frac{x}{C}$=$\frac{\sqrt{C{K}_}}{C}$=$\sqrt{\frac{{K}_}{C}}$，
在恒定溫度下，能得出的結論為溫度恒定，加水稀釋溶液時，K_b不變，電離度增大，
故答案為：$\sqrt{\frac{{K}_}{C}}$；溫度恒定，加水稀釋溶液時，K_b不變，電離度增大．

點評 本題考查物質含量的測定，為高頻考點，把握發(fā)生的反應、含量計算及電離度計算為解答的關鍵，側重分析與實驗、計算能力的考查，題目難度中等．