Question

4．甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计如下实验流程：

实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜．反应完毕后，黑色的氧化铜转化为红色的铜．下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶．

甲小组测得，反应前氧化铜的质量m₁g、氧化铜反应后剩余固体的质量m₂g、生成氮气在标准状况下的体积V₁L．乙小组测得，洗气前装置D的质量m₃g、洗气后装置D的质量m₄g、生成氮气在标准状况下的体积V₂L．
请回答下列问题：
（1）检查A装置气密性的操作是连接导管，将导管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱．
（2）甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中．

	实验装置	实验药品	制备原理
甲小组	A	氢氧化钙、硫酸铵	反应的化学方程式为① （NH4）2SO4+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+2H2O+CaSO4．
乙小组	②B	浓氨水、氢氧化钠	用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用： ③氢氧化钠溶于氨水后放热，增加氢氧根浓度，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向逆反应方向移动，加快氨气逸出．

（3）甲小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为5V₁：7（m₁-m₂）．
（4）乙小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值．为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验．根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出了合理的实验结果．该药品的名称是碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）．

Answer 1

分析 （1）给A装置连接一导管，将导管插入水中，形成密闭体系，加热试管，根据现象判断；
（2）氢氧化钙和硫酸铵反应生成氨气、硫酸钙和水；利用氢氧化钠固体溶解放热促进氨水溶液中平衡向放氨气的方向进行；
（3）根据氧化铜中氧元素的质量等于生成的水中氧元素的质量，根据氮气的体积计算出氮气的物质的量，从而求出氮原子的个数；
（4）利用碱石灰吸收水称量质量计算氢元素．

解答 解：（1）给A装置连接一导管，将导管插入水中，形成密闭体系，加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，由于试管内压强减小，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱；
故答案为：连接导管，将导管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱；
（2）甲组氢氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙、氨气和水，反应的化学方程式为（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄，
乙组中，氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂?NH₃•H₂?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出，实验装置为B；
故答案为：①（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄；③氢氧化钠溶于氨水后放热，增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆反应方向移动，加快氨气逸出；②B；
（3）反应前氧化铜的质量为m₁g、氧化铜反应后转化成的铜的质量为m₂g，则氧化铜中氧元素的质量为m₁-m₂，生成的水中氧元素的质量等于氧化铜氧元素的质量，则生成的水中氧原子的物质的量为$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$mol；水中氢原子物质的量是氧原子物质的量的两倍，因此氢原子物质的量为$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2mol，生成的氮气在标准状况下的体积V₁L，则氮气中氮原子的物质的量为$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$mol；
因此氮氢原子个数比为$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$：$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2=5V₁：7（m₁-m₂）；
故答案为：5V₁：7（m₁-m₂）；
（4）因此在洗气瓶D前的位置应增加了一个装有碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）的实验仪器吸收水，减小误差，
故答案为：碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）．

点评 本题是一道综合性很强的实验探究题，要求学生具有分析和解决问题的能力，主要是物质探究物质组成和方法的应用，掌握基础和基本操作是关键，难度中等．