Question

3．现代传感信息技术在化学实验中有广泛的应用．

某小组用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理（图1）．
（1）制取氨气．烧瓶中制取NH₃的化学方程式为NH₃•H₂O+CaO=Ca（OH）₂+NH₃↑，检验三颈瓶集满NH₃的方法是将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c，试纸变蓝色，证明NH₃已收满；或：将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口c，有白烟生成，证明NH₃已收满．
（2）关闭a，将吸有2mL水的胶头滴管塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内气压变化曲线（图2）．图2中D点时喷泉最剧烈．
测定NH₃•H₂O的浓度及电离平衡常数K_b
（3）从三颈瓶中用碱式滴定管（或移液管）（填仪器名称）量取25.00mL氨水至锥形瓶中，用0.0500mol•L^-1HCl滴定．用pH计采集数据、电脑绘制滴定曲线如下图．
（4）据图，计算氨水的浓度为0.045mol•L^-1；写出NH₃•H₂O电离平衡常数K_b的表达式，K_b=$\frac{c（O{H}^{-}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$，当pH=11.0时计算K_b的近似值，K_b≈2.2×10^-5．
（5）关于该滴定实验的说法中，正确的是AC．
A．锥形瓶中有少量蒸馏水不影响测定结果
B．未滴加酸碱指示剂，实验结果不科学
C．酸式滴定管未用盐酸润洗会导致测得氨水的浓度偏高
D．滴定终点时俯视读数会导致测得氨水的浓度偏高．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）CaO和水反应生成氢氧化钙且放出热量，放出的热量促进一水合氨分解，据此书写方程式；
氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子而导致氨水溶液呈碱性，红色石蕊试液遇碱蓝色，氨气也能和HCl反应生成白烟；
（2）三颈瓶内气体与外界大气压压强之差越大，其喷泉越剧烈；
Ⅱ．（3）可以用移液管或碱式滴定管量取碱性溶液；
（4）根据图知，当氨水和稀盐酸恰好完全反应时混合溶液的pH值为3.5，此时存在c（HCl）×V（HCl）=c（NH₃）×V（NH₃）；
弱电解质电离平衡常数Kb=$\frac{c（O{H}^{-}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$；pH=11的氨水中c（OH^-）=0.001mol/L，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=0.001mol/L，c（NH₃•H₂O）≈0.0450mol/L，根据Kb=$\frac{c（O{H}^{-}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$计算电离平衡常数；
（5）A．锥形瓶中有少量蒸馏水不影响氨水的物质的量；
B．利用pH计判断滴定终点更准确；
C．酸式滴定管未用盐酸润洗会导致盐酸浓度偏低；
D．滴定终点时俯视读数会导致盐酸物质的量偏小．

解答 9解：Ⅰ．（1）CaO和水反应生成氢氧化钙且放出热量，放出的热量促进一水合氨分解，该反应方程式为NH₃•H₂O+CaO=Ca（OH）₂+NH₃↑；
氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子而导致氨水溶液呈碱性，红色石蕊试液遇碱蓝色，氨气也能和HCl反应生成白烟，所以氨气的检验方法为：将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c，试纸变蓝色，证明NH₃已收满；或：将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口c，有白烟生成，证明NH₃已收满；
故答案为：NH₃•H₂O+CaO=Ca（OH）₂+NH₃↑；
将湿润的红色石蕊试纸靠近瓶口c，试纸变蓝色，证明NH₃已收满；或：将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口c，有白烟生成，证明NH₃已收满；
（2）三颈瓶内气体与外界大气压压强之差越大，其反应速率越快，D点压强最小、大气压不变，所以大气压和D点压强差最大，则喷泉越剧烈，故答案为：D；
Ⅱ．（3）氨水中含有一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子而使溶液呈碱性，所以用移液管或碱式滴定管量取氨水，故答案为：碱式滴定管（或移液管）；
（4）根据图知，当氨水和稀盐酸恰好完全反应时混合溶液的pH值为3.5，此时存在c（HCl）×V（HCl）=c（NH₃）×V（NH₃），0.0500mol/L×0.0225L=c（NH₃）×0.025L，c（NH₃）=0.045mol/L；
弱电解质电离平衡常数Kb=$\frac{c（O{H}^{-}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$；pH=11的氨水中c（OH^-）=0.001mol/L，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=0.001mol/L，c（NH₃•H₂O）≈0.0450mol/L，根据Kb=$\frac{c（O{H}^{-}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$=$\frac{0.001×0.001}{0.045}$=2.2×10^-5；
故答案为：0.045；$\frac{c（O{H}^{-}）．c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}．{H}_{2}O）}$；2.2×10^-5；
（5）A．锥形瓶中有少量蒸馏水不影响氨水的物质的量，所以不影响测定结果，故A正确；
B．利用pH计判断滴定终点更准确，不需要酸碱指示剂即可，故B错误；
C．酸式滴定管未用盐酸润洗会导致盐酸浓度偏低，则使用盐酸的体积偏大，所以导致测定结果偏高，故C正确；
D．滴定终点时俯视读数会导致盐酸体积偏小，则盐酸物质的量偏小，测定结果偏低，故D错误．
故选AC．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生分析、判断及实验操作能力，明确滴定原理、喷泉实验原理、弱电解质电离等知识点是解本题关键，（5）题A为易错点，题目难度中等．