Question

碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究。
【定性实验】检验溶液中的阴、阳离子。
取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色。
（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有阴离子可能是　　　　和　　　　。
（2）据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是　　        　。
【定量实验】测定碳铵中C元素和N元素质量比。
该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解，并把产物通入碱石灰中，如下图所示。

（1）碳铵固体应放在　　　　　中进行加热。

A．试管

B．蒸发皿

C．烧瓶

D．坩埚

（2）从安全的角度考虑，尾气处理的装置可以选用　　　　　　。

　　　　　　　              A          B             C   　　D
（3）若灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg。由此测得N元素的质量是　g。
（4）为了测定碳铵中碳元素的质量，他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl₂，然后测定生成沉淀质量。请你评价该方案是否合理。　　　　　　　（填“合理”“不合理”），理由是　　　                      　　　　　　　            。

Answer 1

【定性实验】（1）HCO₃^－、CO₃^2－　　　　（各1分，共2分）
（2）NH₄^＋＋OH^－＝NH₃↑＋H₂O； HCO₃^－＋OH^－＝CO₃^2－＋H₂O
（或NH₄^＋＋HCO₃^－＋2OH^－＝NH₃＋CO₃^2－＋2H₂O）    （2分）
【定量实验】（1）A　　（2分）（2）A　　 （2分） （3） (a－b)　　　　（2分）
（4）本小题属于开放性试题，若考生回答“合理”或“不合理”且理由能做出相应解释，可酌情给分（3分）。例如：考生回答
①不合理，因为碳铵中可能含有HCO₃^－，不能与BaCl₂产生沉淀，所测得碳元素质量分数不准确。
②合理，因为碳铵中只含有CO₃^2－，加入BaCl₂能完全生成沉淀，可准确测得碳元素的质量”。
③不合理；测得的结果不准确。

解析试题分析：【定性实验】（1）取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，这说明该气体应该是二氧化碳，所以碳铵中所含有阴离子可能是HCO₃^－、CO₃^2－。
（2）另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色，这说明该气体是氨气，所以碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是NH₄^＋＋OH^－＝NH₃↑＋H₂O；HCO₃^－＋OH^－＝CO₃^2－＋H₂O或NH₄^＋＋HCO₃^－＋2OH^－＝NH₃＋CO₃^2－＋2H₂O。
【定量实验】（1）固体灼烧应该放在坩埚或试管中进行，由于需要测量生成的气体，因此应该放在试管中，答案选A。
（2）尾气主要是氨气，氨气极易溶于水，直接通入中水中吸收容易引起液体倒吸，选项BC容易倒吸，D不符合吸收要求，所以答案选A。
（3）碱石灰吸收的是水和二氧化碳，U形管增加的质量就是水和二氧化碳的质量，则根据原子守恒可知，固体灼烧放出氨气的质量是（a－b）g，所以根据氮原子守恒可知N元素的质量是 (a－b)。
（4）能和氯化钡反应的是碳酸盐，因此如果该物质中含有碳酸氢铵，则是不合理的。因为HCO₃^－不能与BaCl₂产生沉淀，所测得碳元素质量分数不准确；但如果该物质中只有碳酸铵则是合理的，因为加入BaCl₂能完全生成沉淀，可准确测得碳元素的质量”。
考点：考查物质成分探究的实验方案设计与评价