Question

8．利用硫酸工业尾气中的二氧化硫可以制取氮肥硫酸铵．某探究小组设计实验对制得硫酸铵的品质进行鉴定．
【查阅资料】硫酸铵化肥品质的束腰指标如表：

指标 项目	优等品	一等品	合格品
外观	白色结晶，无可见机械杂质	无可见机械杂质
氮（N）含量	≥21.0%	≥21.0%	≥20.5%

【观察外观】该硫酸铵化肥无可见机械杂质．
实验一：气体法测定含氮量．（实验装置如图1所示）
（1）烧瓶内发生反应的离子方程式为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；烧杯中盛放的试剂最好是稀硫酸（填“浓硫酸”、“稀硫酸”或“水”）
（2）甲同认为根据此实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能偏高，因为实验装置中存在一个明显缺陷是：A、B装置间缺一个干燥装置．针对甲同学指出的缺陷，他们改进了实验装置，重新进行实验，准确测得氢气的质量．
实验二：甲醛法测定含氮量．
已知：①甲醛结构简式为HCHO，在空气中易被氧化成甲酸，甲酸酸性比乙醛强．
②甲醛法的反应原理为：4NH₄⁺+6HCHO→4H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄生成的酸再用NaOH标准溶液滴定，从而测定氮的含量．
（1）实验步骤：称取固体（NH₄）₂SO₄样品0.600g于烧杯中，加入约30mL蒸馏水溶解，最终配成100mL溶液，用②（填图2中仪器编号）滴定管准确取出20.00mL的溶液与锥形瓶中，加入18%中性甲醛溶液5mL，放置5min后，加入1～2滴指示剂（已知滴定终点的pH约为8.8），用浓度为0.1000mol•L^-1 NaOH标准溶液滴定，读数如表：

滴定次数	滴定前读数/mL	滴定后读数/mL
1	1.20	18.91
2	0.00	18.60
3	1.10	18.79

（2）探究结论，该化肥是（填“是”或“不是”）一等品．
（3）若滴定前待测也加甲醛后露置空气时间过长，则所测定的含氮量比实际值偏大（填“偏大”“偏小”或“无影响”）．
实验三：测定碳酸氢铵中的含氮量
碳酸氢铵也是常用的氮肥，如果测定其含氮量，应选择的方法是气体法（填“气体法”或“甲醛法”），不选择另一种方法的理由是甲醛法用氢氧化钠标准溶液滴定时，溶液中HCO₃^-中的H⁺也会和氢氧化钠中和．

Answer 1

分析 实验一：（1）铵根离子与碱反应生成氨气和水，氨气是碱性气体，需酸吸收；
（2）制取氨气为固体和液体反应，所以制取的气体中含有水蒸气应除去；
实验二：
（1）固体（NH₄）₂SO₄样品溶于水溶液中铵根离子水解显酸性，应在酸式滴定管中量取；
（2）依据图表数据计算0.600g样品中硫酸铵的质量计算含氮量判断级别，氢氧化钠溶于滴定所消耗的体积应取1，3，2组实验测定结果误差太大舍去，依据1，3计算体积消耗的平均值，甲醛法的反应原理为：4NH₄⁺+6HCHO→4H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄生成的酸再用NaOH标准溶液滴定，从而测定氮的含量；
（3）若滴定前待测也加甲醛露置空气时间过长在空气中易被氧化成甲酸，消耗的氢氧化钠量会增大；
实验三：
碳酸氢钠和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水．

解答 解：实验一：
（1）硫酸铵和氢氧化钠反应生成硫酸钠、水和氨气，反应方程式为：（NH₄）₂SO₄+2NaOH$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O，离子反应为NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，烧杯中盛放的试剂是用来吸收氨气的，所以用稀硫酸，
故答案为：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；稀硫酸；
（2）制取氨气为氢氧化钠溶液与硫酸铵固体反应，所以生成的氨气中含有水蒸气，随氨气一同进入B装置中，影响氨气的质量，影响含氮量的测定，所以需增加一个干燥装置；
故答案为：A、B装置间缺一个干燥装置；
实验二：
（1）固体（NH₄）₂SO₄样品溶于水溶液中铵根离子水解显酸性，应在酸式滴定管中量取，图中选择仪器②，故答案为：②；
（2）氢氧化钠溶于滴定所消耗的体积应取1，3组数据，2组实验测定结果误差太大舍去，依据1，3计算体积消耗的平均值=$\frac{18.91-1.2+18.79-1.1}{2}$=17.7ml，甲醛法的反应原理为：4NH₄⁺+6HCHO→4H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄生成的酸再用NaOH标准溶液滴定：
4NH₄⁺～2（NH₄）₂SO₄～4H⁺～4NaOH
4                        4
n                      0.02L×0.1000mol•L^-1
n=0.002mol
100ml溶液中含有铵根离子物质的量=0.002mol×$\frac{100}{20}$=0.01mol
依据图表数据计算0.600g样品中硫酸铵的质量计算含氮量=$\frac{0.01mol×14g/mol}{0.60g}$×100%=23.3%≥21.0%，属于一等品；
故答案为：是；
（3）若滴定前待测也加甲醛后露置空气时间过长，甲醛露置空气时间过长在空气中易被氧化成甲酸，消耗的氢氧化钠量会增大，测定含氮量偏大；
故答案为：偏大；
实验三：甲醛法中，需要用氢氧化钠滴定，因为氢氧化钠和碳酸氢根离子反应生成氢氧化钠反应，所以会导致测量结果偏大，所以测定其含氮量，应选择的方法是气体法；
故答案为：气体法；甲醛法用氢氧化钠标准溶液滴定时，溶液中HCO₃^-中的H⁺也会和氢氧化钠中和．

点评 本题考查了物质含量的测定，明确实验原理是解本题关键，根据物质间的反应结合实验操作进行解答，此种类型的题阅读量较大，同时考查书写获取信息、加工信息的能力，注意取用的溶液为配制溶液的五分之一，不是全部溶液，为易错点，题目难度中等．