Question

12．甲、乙兩個研究性學習小組為測定氨分子中氮、氫原子個數(shù)比，設計了如圖1實驗流程：

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．反應完成后，黑色的氧化銅轉化為紅色的銅．圖2中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為m₁g，氧化銅反應后剩余固體的質量為m₂g，生成氮氣在標準狀下的體積為V₁L．
乙小組測得：洗氣前裝置D的質量為m₃g，洗氣后裝置D的質量為m₄g，生成氮氣在標準狀況下的體積為V₂ L．
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    寫在如表的空格中．

	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	②B	濃氨水、氫氧化鈉	用化學平衡原理分析氫氧化鈉的作用______

（4）甲小組用所測數(shù)據(jù)計算出氨分子中氮、氫的原子個數(shù)之比為5V₁：7（m₁-m₂）．
（5）乙小組用所測數(shù)據(jù)計算出氨分子中氮、氫的原子個數(shù)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(jù)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(jù)儀器用途填寫名稱，儀器a是反應容器屬于圓底燒瓶；
（2）根據(jù)裝置氣密性檢查方法分析，裝置密閉后通過改變溫度改變壓強，觀察導氣管插入水中是否冒氣泡，恢復常溫觀察導氣管中是否上升一段水柱判斷裝置氣密性；
（3）氫氧化鈣與硫酸銨反應生成硫酸鈣、氨氣和水，根據(jù)復分解反應的特點及書寫方程式的原則寫出化學方程式；
依據(jù)試劑特點和反應生成產物選擇裝置，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；
利用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分析氫氧化鈉的作用；
（4）根據(jù)氧化銅中氧元素的質量等于生成的水中氧元素的質量，根據(jù)氮氣的體積計算出氮氣的物質的量，從而求出氮原子的個數(shù)；
（5）濃硫酸具有吸水性及能與氨氣反應進行分析，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，利用濃硫酸吸收氨氣，得到正確的結果；

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）甲小組：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；
乙小組：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；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：B；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(shù)為$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$；水中氫原子個數(shù)是氧原子個數(shù)的兩倍，因此氫原子個數(shù)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(shù)為$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$；
因此氮氫原子個數(shù)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(shù)據(jù)計算出氨分子中氮、氫的原子個數(shù)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，題目難度中等．