Question

Ⅰ．硬铝废料（含90%铝、2.5%镁、7.5%铜）可以制取明矾KAl（SO₄）₂．12H₂O，某探究小组设计了下列实验．

请回答以下问题：
（1）写出步骤③的离子方程式______．
（2）步骤④包括三个环节，分别是______、冷却结晶、______．
（3）步骤⑤不直接用水洗的原因是______．
Ⅱ．某课题小组同学测量液态奶含氮量的实验过程如下：
原理：液态奶（NH₄）₂SO₄溶液NH₃（NH₄）₂B₄O₇溶液→用标准盐酸滴定
步骤：
①在烧杯中加入10.00mL液态奶和辅助试剂，加热充分反应；
②将反应液转移到大试管中；
③按如下装置用水蒸气将NH₃吹出，并用H₃BO₃溶液吸收（加热装置未画出）；

④取下锥形瓶，滴加指示剂，用0.1000mol?L^-1盐酸标准液滴定；
⑤重复测定两次，再用10.00mL蒸馏水代替液态奶进行上述操作．
数据记录如下：

实验编号	样品和辅助试剂	消耗盐酸 体积（mL）
1	10.00mL液态奶、0.2g催化剂、20mL浓硫酸	33.45
2	10.00mL液态奶、0.2g催化剂、20mL浓硫酸	33.55
3	10.00mL液态奶、0.2g催化剂、20mL浓硫酸	33.50
4	10.00mL蒸馏水、0.2g催化剂、20mL浓硫酸	1.50

回答下列问题：
（1）滴定时（NH₄）₂B₄O₇重新转化为H₃BO₃，反应的化学方程式为______．
（2）步骤③的实验装置中需要加热的仪器是______（填仪器名称），长导管的作用是______．
（3）设计4号空白对照实验的目的是______．
（4）计算该液态奶的含氮量为______mg?mL^-1．

Answer 1

解：Ⅰ．（1）氢氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；
（2）向硫酸铝溶液中加入硫酸钾，得混合溶液，通过蒸发、结晶、过滤制得明矾，故答案为：蒸发；过滤；
（3）明矾在酒精中的溶解度小，用酒精洗涤减少产品的损失，故答案为：减少产品的损失；
Ⅱ．（1）硼的化合价未变化，发生类似复分解反应，反应方程式为（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4 H₃BO₃+2NH₄Cl，
故答案为：（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4 H₃BO₃+2NH₄Cl；
（2）加热圆底烧瓶产生水蒸气，进入试管中将生成的氨气吹出；加热产生水蒸气，装置内压强增加，长导管防止装置中压力过大而发生危险，冷却时防止发生倒吸，起安全管作用，
故答案为：圆底烧瓶；安全管；
（3）对照使用目的是消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差，故答案为：消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差；
（4）盐酸的体积为-1.5ml=32.00ml=0.03200L，
令10ml该液态奶的含氮量的质量为mg，则
2N～（NH₄）₂B₄O₇～2HCl
28g 2mol
mg 0.03200L×0.1000mol/L
所以m=28g×=0.04480g，
该液态奶的含氮量为=4.48mg/ml，
故答案为：4.48．
分析：Ⅰ．（1）硬铝中铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故溶液甲含有偏铝酸钠，向溶液甲中加入硫酸，调溶液放热pH值，偏铝酸根与氢离子反应，生成氢氧化铝沉淀，所以固体乙为氢氧化铝，向固体乙加入硫酸，氢氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水；
（2）丙溶液含有硫酸铝，向其中加入硫酸钾，得混合溶液，通过蒸发、结晶、过滤制得明矾；
（3）明矾在酒精中的溶解度小，用酒精洗涤减少产品的损失；
Ⅱ．（1）滴加盐酸（NH₄）₂B₄O₇转化为H₃BO₃，硼的化合价未变化，发生类似复分解反应，还有氯化铵生成；
（2）用水蒸气将NH₃吹出，所以加热圆底烧瓶产生水蒸气，进入试管中将生成的氨气吹出；
加热产生水蒸气，装置内压强增加，防止装置中压力过大而发生危险，冷却时防止发生倒吸，起安全管作用；
（3）实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，这样通过空白对照实验，对比实验的结果，排除无关变量的影响，则可认定为是来自实验变量的效果，使实验结果更有说服力；
（4）根据N元素守恒，及滴定反应找出N原子与HCl的关系式，根据关系式计算，注意盐酸的体积取3次滴定的平均值减去1.5ml（不含奶时消耗盐酸的体积为1.5ml）．
点评：本题知识涉及元素化合物、实验原理、化学计算等，侧重考查学生对实验方案理解、元素化合物的知识，难度较大．易错点为计算液态奶的含氮量时盐酸体积应为3次滴定的平均值减去1.5ml（不含奶时消耗盐酸的体积为1.5ml）．