Question

（14分）曾经有一种固氮的方法：1100°C通N₂和CaC₂反应得到CaCN₂ 。
已知：CaCN₂+3H₂O = 2NH₃+CaCO₃；CaC₂+2H₂O = C₂H₂↑+Ca(OH)₂
 
（1）某同学采用以下装置（加热和夹持仪器已略去）制取少量的CaCN₂
①U形管中盛放的物质是         （填一种）；
②   (填“能”或“不能”)用普通玻璃管代替图中石英管；
（2）检验反应后的固体（用W表示）中含有氮元素该同学将适量W溶于水，有气泡产生，说明固体中含有氮元素，该结论不正确。若要得出正确结论，还需进行的实验是                      。
（3）测定W中CaCN₂的质量分数
步骤Ⅰ：按如图所示装置（夹持仪器已略去）进行实验：关闭弹簧夹，将漏斗中溶液逐滴加入到三颈瓶中，当W反应完全后，打开弹簧夹，通入氮气，直至氨气被200mL0.1 mol·L^-1硫酸完全吸收。
步骤Ⅱ：准确量取烧杯中溶液20.00mL置于锥形瓶中，滴入几滴指示剂，用cmol·L^-1NaOH溶液滴定过量的硫酸，实验测得消耗标准溶液的平均体积为vmL。
已知三种常用指示剂变色pH范围如下：

指示剂	a	b	c
变色pH范围	3.1～4.4	8.0～10.0	4.4～6.2
说明	pH＜3.1显红色 pH＞4.4显黄色	pH＜8.0显无色 pH＞10.0显红色	pH＜4.4显红色 pH＞6.2显黄色

①上述滴定过程中，不宜选用的指示剂是                 （填字母序号）；
②烧杯中最终吸收氨气的物质的量为          mol；经进一步计算可求得W中CaCN₂质量分数。
③上述实验所得结果明显偏小，若不考虑装置的气密性和操作误差，则导致结果偏小的可能原因是  
                （写1种）。

Answer 1

（1）①碱石灰或无水氯化钙等   （2分）②不能  （2分）
（2）将湿润的红色石蕊试纸置于容器口，试纸变蓝色，说明固体中含有氮元素（2分）
（3）①b（2分） ②0.04－0.01cv   （3分）
③步骤Ⅰ中未加热反应容器或生成碳酸钙覆盖在固体表面，导致反应不完全。（或其他合理答案）（3分）

试题分析：（1）①由于碳化钙极易与水反应，因此U形管中有关盛放固体干燥剂防止水蒸气进入，因此可以是碱石灰或无水氯化钙等。
②由于普通玻璃中含有二氧化硅，而在高温下二氧化硅能与碳酸钙反应生成硅酸钙和CO₂，所以不能用普通玻璃管代替图中石英管。
（2）由于过量的碳化钙也能与水反应产生气泡，因此要验证含有氮元素，还必须检验生成的气体中含有氨气，所以正确的操作是将湿润的红色石蕊试纸置于容器口，试纸变蓝色，说明固体中含有氮元素。
（3）①滴定前溶液显酸性，而b指示剂在酸性条件下是无色的，当硫酸恰好被反应后，硫酸铵溶液还是显酸性的，因此如果用b指示剂，溶液仍然是无色的，因此不宜选用的是b。
②消耗氢氧化钠的物质的量是0.001cvmol，则根据反应式2NaOH＋H₂SO₄＝Na₂SO₄＋2H₂O可知剩余硫酸的物质的量是0.0005cvmol× ＝0.005cvmol，所以与氨气反应的硫酸的物质的量是0.02mol－0.005cvmol，则与硫酸反应的氨气的物质的量是（0.02mol－0.005cvmol）×2＝（0.04－0.01cv）mol。
③由于反应需要加热且反应中有碳酸钙生成，因此如果实验所得结果明显偏小，则可能的原因是步骤Ⅰ中未加热反应容器或生成碳酸钙覆盖在固体表面，导致反应不完全。