Question

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
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按右图装置用水蒸气将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重复测定数次，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	25.50
3	10.00mL液态奶、0.2g催化剂、20mL浓硫酸	33.55
4	10.00mL液态奶、0.2g催化剂、20mL浓硫酸	33.50
5	10.00mL液态奶、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，反应的离子方程式为______．
（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）不做空白对照实验对实验结果有何影响______（填“无影响”，或“偏高”，或“偏低”）．
（4）计算10.00mL液态奶中的含氮量应代人计算的盐酸体积是______mL，该液态奶的含氮量______mg?mL^-1．

Answer 1

解：（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，反应的离子方程式为：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
故答案为：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
（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；防止装置中压力过大而发生危险，防止冷却时发生倒吸，起到安全管的作用；
（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，不做空白对照实验，消耗的盐酸量增大，引起实验结果偏高，故答案为：偏高；
（4）盐酸的体积为33.45ml+33.55ml+33.50ml 3-1.5ml=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×0.03200ml×0.1000mol/L 2mol=0.04480g，
该液态奶的含氮量为 =4.480mg/ml；
故答案为：32.00；4.480．
分析：（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）圆底烧瓶加热产生水蒸气，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）．