Question

氮肥NH₄HCO₃、（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃等是在农业生产中不可缺少的肥料．
Ⅰ．小明发现家中施用的碳酸氢铵（NH₄HCO₃）减少了，并闻到一股刺激性的气味．他很好奇，于是和同学们进行探究，请你一同参与：
提出问题：碳酸氢铵减少的原因是什么？
猜想假设：碳酸氢铵受热易分解，产物可能为水、二氧化碳、氨气．
实验设计：小明设计了如右图所示的装置进行实验（实验装置中的铁架台省略）．
（1）根据现象

 

，证明实验后生成了水和氨气．
（2）装置B中澄清石灰水

 

，证明产物中有二氧化碳生成．
（3）小红同学认为若将装置B中澄清石灰水改为NaOH溶液，再经过某实验操作，也可以证明碳酸氢铵分解后有二氧化碳生成，请你帮她设计完成实验：

实验步骤	实验现象	反应的化学方程式

实验结论：碳酸氢铵受热易分解，其反应的化学方程式为

 

．
实验反思：根据以上实验，你认为化肥碳酸氢铵在保存时应注意的问题是

 

．
Ⅱ．小亮为了检验家里购买的硫酸铵化肥是否合格，他称取27.5g化肥样品与足量浓烧碱溶液加热，产生的氨气用100.0g废硫酸吸收．测得吸收氨气的溶液总质量m与反应时间t的变化如右下图所示．所涉及的反应为：（NH₄）₂SO₄+2NaOH

△   .

Na₂SO₄+2H₂O+2NH₃↑； 2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄．
请计算：（1）完全反应后产生氨气

 

g．
（2）该化肥的含氮量为

 

（精确到0.1%），则这种化肥属于

 

 （填：“合格”或“不合格”．合格硫酸铵含氮量为20%以上）产品．
（3）请计算废硫酸中硫酸的质量分数，计算过程：
（4）若实验过程中氨气被完全吸收，但该实验测得硫酸铵化肥的含氮量高于实际值，其原因是

 

．

Answer 1

分析：I、实验设计：（1）分析装置图，判断装置中各部分可能出现的现象，分析得能证明分解生成氨气和水所观察到的现象；
（2）B装置试管内的澄清石灰水可以检验是否产生气体二氧化碳；
（3）若改用氢氧化钠溶液吸收，由于二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠而无明显现象，因此，通过检验溶液中含有碳酸钠的方法，也可检验反应放出了二氧化碳；
实验结论：总结以上实验，判断碳酸氢铵分解生成的产物，写出反应的化学方程式；
实验反思：根据实验探，归纳出碳酸氢铵的性质，判断保存方法；
II、（1）根据吸收氨气的溶液总质量m与反应时间t的变化关系图，可知完全反应后溶液总质量为106.8g，与反应前100g硫酸的质量差即为所吸收氨气的质量；
（2）根据氨气的质量计算氨气中氮元素的质量，即样品中氮元素的质量，氮元素与样品的质量比可计算该化肥的含氮量，与标准比较判断是否合格；
（3）废硫酸中硫酸的质量分数=

硫酸质量

废硫酸的质量100.0g

×100%，其中硫酸的质量，根据反应的化学方程式可由吸收氨气的质量计算求得；
（4）分析实验中浓硫酸可能吸收的物质，判断造成实验测得硫酸铵化肥的含氮量高于实际值的原因．

解答：解：I、实验设计：（1）若置于试管口处的干燥的红色石蕊试纸变蓝色，根据氨气遇水呈现碱性，可判断分解生成了水和氨气；
（2）若观察到装置B试管内澄清石灰水就浑浊，说明反应放出二氧化碳气体；
（3）利用碳酸钠能与盐酸反应放出二氧化碳气体，取反应后试管B溶液滴加稀盐酸，若观察到有气体放出可说明溶液中含有碳酸钠，则证明分解放出了二氧化碳与氢氧化钠反应生成了碳酸钠；
实验结论：根据以上实验可说明，碳酸氢铵受热分解生成了水、氨气、二氧化碳，因此反应的化学方程式为：NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
实验反思：由于碳酸氢铵受热能发生分解，因此保存碳酸氢铵时应放在避光的阴凉处密封保存；
II、（1）根据吸收氨气的溶液总质量m与反应时间t的变化关系图可知，完全反应后产生氨气=106.8g-100.0g=6.8g；
（2）该化肥的含氮量=

6.8g× 14 17 ×100%

27.5g

×100%=20.4%＞20%，则这种化肥属于合格品；
（3）设废硫酸中纯硫酸的质量为x．
2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄
34    98
6.8g   x

34

6.8g

=

98

x

x=

6.8g×98

34

=19.6g
废硫酸中硫酸的质量分数=

19.6g

100.0g

×100%=19.6%
答：废硫酸中硫酸的质量分数为19.6%；
（4）浓硫酸具有吸水性，分解产生的水被浓硫酸吸收，导致所测得氨气质量偏大；
故答案为：
Ⅰ、【实验设计】（1）干燥的红色石蕊试纸变蓝；
（2）变浑浊；
（3）

实验步骤	实验现象	反应的方程式
取装置B中溶液少许，滴加稀盐酸（或氯化钙或氢氧化钡溶液等）	产生气泡 （其它对应现象）	Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O （其它对应方程式）

其它合理答案均可
【实验结论】NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
【实验反思】避光、避热、密封等；
Ⅱ、计算：
（1）6.8g；
（2）20.4%；合格；
（3）废硫酸中硫酸的质量分数为19.6%．
（4）加热反应产生的水蒸汽被废硫酸吸收，导致所测吸收液质量比只吸收氨气大．

点评：本题为实验探究与化学计算的综合，难度相当大，解答时应注意读懂题意，运用基础知识逐步进行分析，切勿被过多的文字信息所困扰．