题目内容
【题目】高氯酸铵(NH4ClO4)易分解产生大量气体,常用作火箭推进剂。实验室可通过下列反应制取:NaClO4(aq)+ NH4Cl (aq)NH4ClO4 (aq)+NaCl (aq)。
(1)若 NH4Cl 用氨气和浓盐酸代替,上述反应不需要外界供热就能进行,其原因是_____。
(2)根据如图的溶解度曲线,在反应后得到的混合溶液中获得 NH4ClO4 晶体的实验操作依次为:_____,洗涤,干燥。
(3)在上述操作中,洗涤剂应选择_____
A. 热水 B. 乙醇 C. 冰水 D. 滤液
(4)样品中 NH4ClO4 的含量可用蒸馏法进行测定,蒸馏装置如图所示(加热和仪器固定装置已略去),
实验步骤如下:
步骤 1:按如图组装好仪器,准确称取样品 a g (约 0.5g) 于蒸馏烧瓶中,加入约 150mL 水溶解。
步骤 2:准确量取 40.00mL 约 0.1 mol·L-1H2SO4 溶液于锥形瓶中。
步骤 3:经滴液漏斗向蒸馏瓶中加入 20mL3molL-1NaOH 溶液。
步骤 4:加热蒸馏至蒸馏烧瓶中剩余约 100mL 溶液。
步骤 5:用新煮沸过的水冲洗冷凝装置 2~3 次,洗涤液并入锥形瓶中。
步骤 6:向锥形瓶中加入酸碱指示剂,用 c mol·L-1NaOH 标准溶液滴定至终点,记录消耗NaOH 标准溶液的体积。
步骤 7:将实验步骤 1-6 重复 2 次。记录消耗 NaOH 标准溶液的平均体积为 V1 mL
步骤 8:在步骤 1 中不加入样品,将实验步骤 1-6 重复 3 次。记录消耗 NaOH 标准溶液的 平均体积为 V2 mL。
请回答:
①步骤 2 中,准确量取 40.00mL H2SO4 溶液的玻璃仪器是_____。
②为确保氨气被充分吸收的实验步骤为_________,为提高氨的吸收率,本实验还缺少的一步实验的步骤为_____
③请用含字母的表达式表示(如果有数字,请化简成一个数字)样品中 NH4ClO4 的含量_____。
【答案】氨气与浓盐酸反应放出热量 蒸发浓缩 (至晶膜出现),冷却结晶,过滤 C 酸式滴定管 4、5 组装好整套蒸馏装置后,应检查装置的气密性再进下面的实验
【解析】
(1)该反应需要的温度较低,氨气与浓盐酸的反应是放热反应,据此分析解答;
(2)由图可知,NH4ClO4的溶解度受温度影响很大,NaCl溶解度受温度影响不大,NH4Cl、NaClO4的溶解度受温度影响也很大,但相同温度下,它们溶解度远大于NH4ClO4,据此分析解答;
(3)从能够除去杂质和减少产品的损失角度分析判断;
(4)①H2SO4为酸性溶液;②为确保生成的氨被稀硫酸完全吸收,装置需要气密性好,尽可能反应完全,并冲洗冷凝管附着的氨水;③根据实验步骤和原理计算。
(1)氨气与浓盐酸反应放出热量,该反应需要温度较低,反应放出的热量可以维持反应的发生,因此NH4Cl用氨气和浓盐酸代替,上述反应不需要外界供热就能进行,故答案为:氨气与浓盐酸反应放出热量;
(2)由图可知,NH4ClO4的溶解度受温度影响很大,NaCl溶解度受温度影响不大,NH4Cl、NaClO4的溶解度受温度影响也很大,但相同温度下,它们溶解度远大于NH4ClO4,故从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,并用冰水洗涤,减少损失,故答案为:蒸发浓缩,冷却结晶,过滤;
(3)由图可知,NH4ClO4的溶解度受温度影响很大。A.用热水洗涤,会使产品损失较大,故A不选;B.用乙醇洗涤,不能洗涤除去其他无机盐,故B不选;C.用冰水洗涤可以除去其他无机盐,并且减少了产品的溶解损失,故C选;D 滤液中含有其他杂质,不能用来洗涤,故D不选;故答案为:C;
(4)①硫酸为酸溶液,应该用酸式滴定管准确量取40.00 mL H2SO4 溶液,故答案为:酸式滴定管;
②为确保生成的氨被稀硫酸完全吸收,首先要保证装置的气密性良好,其次使反应尽可能反应完全,并冲洗冷凝管附着的氨水,因此为确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验步骤为:4、5;为提高氨的吸收率,本实验还缺少的一步实验的步骤为检查装置的气密性,故答案为:4、5;组装好整套蒸馏装置后,应检查装置的气密性再进下面的实验;
③根据实验步骤,过程中的硫酸先后与氨气和氢氧化钠反应,其中与氨气反应的硫酸为c mol·L-1×(V1 -V2)×10-3L=c(V2 –V1)×10-3 mol,则NH4ClO4的物质的量为c(V2 –V1)×10-3 mol,样品中 NH4ClO4 的含量为×100%=,故答案为:。