Question

爱动脑筋的小虎同学在用湿润的红色石蕊试纸检验25题（3）实验制得的氨气时产生了疑问：是什么物质使红色石蕊试纸变色的呢？于是他想用干燥的氨气和一朵干燥的红色石蕊试纸做 成的小花完成这一探究．

【猜想与假设】猜想1：水使红色石蕊变色；猜想2：氨气使红色石蕊变色； 猜想3：氨气与水生成的新物质使石蕊变色；
【实验设计】
（1）小虎同学想了想，很快就推翻了猜想1，理由是

 

． 
（2）小虎同学设计了F装置来完成对剩下的两个猜想的验证．为得到干燥的氨气，小虎同学选择了药品

 

（选填“a．浓硫酸”“b．生石灰”）来干燥氨气，该药品盛放于

 

（填字母，在图中G、H中选择）装置内．于是小虎同学组装了一整套装置，顺序为

 

→

 

→

 

（从A-E中选取），细心的小虎同学发现F装置还不完整，请你帮他画完整（氨气从b导管进入）．

【实验步骤】
（1）按上述顺序连接好装置，检查装置的气密性．
（2）装好药品，

 

（填序号）
a．先将胶头滴管内的水挤到小花上，观察现象；再加热，向F中通入氨气；
b．先加热，向F中通入氨气，观察现象；再将胶头滴管内的水挤到小花上；
c．没有先后顺序之分；
【问题与结论】
（1）现象：小花在上述步骤（2）中“先…”操作后没有变色，“再…”操作后变蓝，证明猜想

 

是正确的．
（2）为了检测某化肥的质量，小虎同学称取20 g（ NH₄）₂SO₄样品（杂质不含氮元素）与足量的氢氧化钠混合后放入试管中加热，充分反应后共收集到3.4 g氨气．求这种化肥中 硫酸铵的质量分数？样品中氮元素的质量是多少克？

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,气体的干燥（除水）,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【实验设计】（1）根据信息小虎同学用湿润的红色石蕊试纸检验氨气分析；
（2）根据氨气的水溶液显碱性选择干燥剂并选择合适的仪器；
根据制取氨气的药品状态和条件选择发生装置，依据氨气的密度和溶解性选择收集装置，并按照要求选择装置顺序；
【实验步骤】根据实验的目的分析：先通入氨气，证明氨气不能使试纸变色；再滴加水，证明氨气与水生成的新物质使石蕊变色；
【问题与结论】（1）根据现象得出结论；
（2）根据题目所给的硫酸铵与氢氧化钠反应的化学方程式，由产生氨气的质量计算样品中硫酸铵的质量，并计算出样品中硫酸铵的质量分数和氮元素的质量分数．

解答：解：【实验设计】（1）小虎同学用湿润的红色石蕊试纸检验氨气时没有发现试纸变色，说明水不能使红色石蕊变色；故填：红色石蕊试纸用水湿润后没有变色；
（2）氨气的水溶液显碱性，因此不能用酸性干燥剂，故选择生石灰，仪器是G；
制取氨气是加热氯化铵和氢氧化钠，因此选择固体加热型的B装置，氨气易溶于水，密度比空气小，因此采用向下排空气法收集，因此选择的装置顺序是B→G→E；故填：b．生石灰；G；B→G→E；
【实验步骤】为了验证猜想2和猜想3的正确性，应该先通入氨气，证明氨气不能使试纸变色；再滴加水，氨气和水反应产生氨水，证明氨气与水生成的新物质使石蕊变色，因此选择b；故填：b；
【问题与结论】（1）“先加热，向F中通入氨气”操作后没有变色，说明氨气不能使红色石蕊变色；“再将胶头滴管内的水挤到小花上”操作后变蓝，说明氨气与水生成的新物质使石蕊变色，从而证明猜想3正确；
故填：3；
（2）设样品中硫酸铵的质量为x
（NH₄）₂SO₄+2NaOH

△   .

Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O
  132                      34
  x                       3.4g

132

x

=

34

3.4g

x=13.2g
样品中硫酸铵的质量分数=

13.2g

20g

×100%=66%
13.2g（NH₄）₂SO₄中氮元素的质量为：13.2g×

2×14

132

×100%=2.8g
答：这种化肥中硫酸铵的质量分数是66%，氮元素的质量2.8g．

点评：本题以实验为主考查氨气的化学性质，是经常考查的有关实验方案的设计和对实验方案的评价的题型，了解实验探究物质的性质、变化规律、组成成分及含量的方法是解题的关键点．