题目内容

某化学研究性学习小组参加社会实践调查得知：某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的化肥厂联合设计了图1制备（NH4）2SO4 的工艺流程．
   上述流程中，沉淀池中发生的主要化学反应为CO2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+（NH4）2SO4

【讨论交流】
（1）操作a的名称是    ，实验室中进行此操作时，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要    ．
（2）经操作a后得到的某物质在煅烧炉中发生反应的化学方程式为    ．该工艺中，X在沉淀池中被消耗，在煅烧炉中又生成，故X可循环使用．X的填化学式为    ．
（3）图中操作b应怎样进行呢？
查阅资料：图2是硫酸铵在水中的溶解度曲线．
表：固体硫酸铵在部分温度时的溶解度．
温度/℃102030405060708090100
溶解度/g70.67375.478818588？9598103
下列说法正确的有    ．
①从溶解度曲线中，可以查找70℃时硫酸铵的溶解度约90g；
②图中的A点表示硫酸铵溶液的状态不饱和
③若将A点变成B点的操作采用加热蒸发，使溶液浓缩的方法
④若将B点转化为C点时，采用的是冷却热饱和溶液方法
【拓展研究】该化肥厂生产的硫酸铵化肥品质怎样呢？
【查阅资料】下表是硫酸铵化肥品质的主要指标．
指标
项目		优等品一等品合格品
外观白色结晶，
无可见机械杂质		无可见机械杂质
氮（N）含量≥21.0%≥21.0%≥20.5%
氨气极易溶于水，其水溶液为氨水，呈碱性．
已知：（NH4）2SO4+2NaOH═Na2SO4+2NH3↑+2H2O
【观察外形】该硫酸铵化肥无可见机械杂质．
【试验探究】按图3所示装置进行实验）
（1）实验过程中，为使硫酸铵充分反应完全转化为NH3，则需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热．
（2）烧杯中盛放的试剂稀硫酸可以吸收氨气，两者化合生成一种
盐，写出化学方程式    ．
【定量研究】取68g硫酸铵化肥样品于烧瓶中，等充分反应后，盛放稀硫酸的烧杯中增重17g，通过计算推知硫酸铵化肥品质指标为    （实验误差忽略不计）请列出计算过程．
【交流讨论】甲同学认为：应在实验装置A、B之间加装一个干燥装置，否则根据实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能    （填“偏高”或“偏低”）．
【答案】分析：[讨论交流]
（1）要把沉淀池中有固体与液体分离，分离不溶性固体与液体混合物的方法称为过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒；
（2）根据流程图分析煅烧炉中发生反应并用化学方程式表示出来．根据沉淀池内的反应可知，过滤出的滤渣碳酸钙进入煅烧炉，高温下分解；
进一步结合反应的生成物及流程图的提示信息，判断循环利用的物质并写出化学式．沉淀池需要不断通入气体氨气和二氧化碳，所以碳酸钙分解出的二氧化碳气体就可以通入沉淀池进行循环利用；
（3）分析应用溶解度曲线图所做出结论的正误．考查溶解度曲线图的正确使用：曲线上的点为该温度下的饱和溶液，曲线下方的点表示的溶液为不饱和溶液；
[实验研究]
（2）利用题中信息“化合生成一种盐”分析氨气与稀硫酸反应在，并写出反应的化学方程式；
[定量探究]
根据实验数据通过化学计算，判断所生成的硫酸铵化肥的等级．
方法一：根据反应（NH4）2SO4+2NaOH Na2SO4+2NH3↑+2H2O利用放出氨气的质量求出样品硫酸铵的质量，再根据硫酸铵的质量计算出样品中N元素质量，最后转化为样品中N元素含量并与指标进行核对，得出样品的品质等级；
方法二：根据元素守恒，直接利用实验数据中氨气的质量计算出样品中N元素质量，再转化为含量并与指标核对，得出样品品质．
【交流讨论】反应过程中产生的气体中会混有水蒸气，使吸收装置质量增加而造成实验数据的误差；
解答：解：[讨论交流]
（1）分离沉淀池中CaCO3沉淀和（NH4）2SO4溶液，应采取过滤操作，操作需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒．
（2）过滤出的滤渣碳酸钙进入煅烧炉高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑；流程图的提示沉淀池需要不断通入气体氨气和二氧化碳，碳酸钙分解出二氧化碳气体，所以通入沉淀池进行循环利用的气体X应是二氧化碳气体；
（3）利用溶解度曲线图可查找某温度下的溶解度，可判断溶解度与温度的关系等．
①根据曲线图可查得70℃硫酸铵的溶解度为90g，说法正确；
②图中A点处于曲线下方，曲线下方的点都是不饱和溶液，所以溶液A为不饱和溶液的说法正确；
③B点在曲线上，表示此点溶液为90℃时的饱和溶液，因此要把A点20℃的不饱和溶液变成90℃的饱和溶液，采取蒸发浓缩的方法既减少水的量又可以升高温度，可以实现A点到B点的转化．说法正确；
④C点表示10℃时的硫酸铵饱和溶液，因此通过冷却结晶利用硫酸铵溶解度随温度降低而减小，使90℃的饱和溶液析出硫酸铵晶体而变成10℃时的硫酸铵饱和溶液．说法正确；
故选①②③④；
【定量研究】
（2）题中有信息“化合生成一种盐”，根据质量守恒定律，此盐就含硫酸根和铵根，即盐为硫酸铵．化学方程式为：2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4；
根据实验数据通过化学计算，判断所生成的硫酸铵化肥的等级．
解法一：设样品中硫酸铵的质量为X
（NH4）2SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3↑+2H2O
132                 34
X                   17g

解之得x=66 g
硫酸铵中所含N元素的质量为：×66g=14g
样品中N元素的质量分数（含量）为：×100=20.6%
∵21.0%＞20.6%＞20.5%∴所生产的硫酸铵化学只能为合格品
答：该化肥属于合格品．
解法二：根据反应（NH4）2SO4+2NaOH?Na2SO4+2NH3↑+2H2O可知，生成物氨气中N元素的质量即化肥样品硫酸铵所含N元素质量．
17gNH3中N元素质量为：17g××100%=14g
68g硫酸铵化肥样品中N元素的含量为：×100%=20.6%
∵21.0%＞20.6%＞20.5%∴所生产的硫酸铵化学只能为合格品
答：该化肥属于合格品．
[交流讨论]
甲：反应过程中产生的气体中会混有水蒸气，吸收装置吸收的物质为水和氨气，会使结果偏高；
故答案为：[讨论交流]
（1）过滤，漏斗．
（2）CaCO3 CaO+CO2↑． CO2
（3）①②③④
【试验探究】2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4．
【定量研究】合格【交流讨论】偏高
点评：题目涉及硫酸铵生产流程分析、硫酸铵溶解度曲线图的意义及应用、硫酸铵化肥品质的鉴定实验及通过化学计算确定化学品质等一系列问题，题目文字量大，涉及的知识点多，充分体现了学生运用知识分析与解决问题的能力．解答时最好能分块处理．
练习册系列答案
相关题目
过碳酸钠（Na2CO4）在洗涤、印染、纺织、造纸、医药卫生等领域有大量应用，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验．
测定过碳酸钠样品（含有的杂质不溶于水且不与酸反应）的纯度．
实验原理2Na2CO4+4HCl═4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O
实验装置
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交流与讨论
Ⅰ．甲同学认为测定产物中O2的体积即可测定样品的纯度．
（1）装置②的作用是：
 
；
（2）装置③的作用是：
 
；
（3）称取适量样品与足量浓盐酸充分反应后，收集到的氧气的体积为0.25L（已知该实验条件下氧气的密度为1.28g/L），则称取的样品质量应大于
 
g；
Ⅱ．乙同学认为测定产物中CO2的质量（即反应前后装置②的质量差）就可测定样品的纯度．但利用上述实验装置测得CO2的质量并计算样品的纯度，结果会偏高，你认为原因可能是
 
；（填序号
A．浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体被装置②吸收
B．二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置②中冷凝而被吸收
C．装置①、②内空气中的二氧化碳被装置②吸收
Ⅲ．丙同学提出了一种新方案，得到了大家的一致认可：称取样品12.5g，滴加足量浓盐酸至样品反应完全，再将烧瓶中所有的液体蒸发、结晶、烘干，称得氯化钠固体11.7g．则该样品的纯度为
 
．
精英家教网某化学研究性学习小组在学习了“空气中氧气含量测定”实验的基础上，改进了教材中的实验，设计出如图所示的实验装置．
实验步骤如下：
①如右图所示连接仪器，检查装置的气密性良好．
②在集气瓶里装入适量a体积的水，燃烧匙里放一块白磷，在酒精灯上把玻璃棒下端加热后，立刻将集气瓶上的三孔胶塞塞紧．
③迅速将预热过的玻璃棒按下与白磷接触．观察到白磷燃烧，产生大量白烟．
④待白磷燃烧完毕，将集气瓶稍加振荡，白烟消失．
⑤待集气瓶完全冷却至室温，打开止水夹，量出集气瓶中水的体积为b，整个集气瓶的体积为c．
⑥根据a、b、c三个数据，计算出空气中氧气的体积分数．
根据以上实验信息，回答下列有关问题：
（1）为了充分消耗容器中的氧气，药品中白磷的用量应保证
 
．
（2）若实验非常成功，请写出a、b、c三个数据应满足的一个等式关系
 
．
（3）小组成员小张对“实验前向集气瓶内装入适量a体积的水”不理解．咨询组长小明后，他终于明白加入水的作用，其一是
 
；其二是
 
．
（4）小组成员小红无意间发现，向b体积水中滴加几滴石蕊溶液，溶液会变成红色．请你对“变红”现象的原因提出大胆地猜想
 
．
精英家教网氮化铝（AlN）是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域．某氮化铝中含有碳或氧化铝杂质，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验．
【实验目的】测定样品中的氮化铝的质量分数．
【实验原理】AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
【实验装置】
【实验步骤】有关操作为：a．往锥形瓶中放入适量的AlN样品：b．从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的NaOH浓溶液（不考虑氨气在NaOH浓溶液中的溶解）；c．检验装置的气密性；d．测定收集到水的体积．正确的操作顺序为
 
．
【交流与讨论】
（1）本实验中检查装置气密性的方法是
 
；
（2）广口瓶中试剂x的作用是
 
，可以选用的物质是
 
；
（3）小李认为广口瓶中液体没有装满，对氨气体积的测量会产生影响．你对他的观点有何评价？
 
；
（4）实验结束后，若观察到锥形瓶中还有固体，则样品中含有的杂质是
 
；
（5）小李同学查阅资料得知实验条件下收集到的气体密度为0.68g/L，若实验中所用量筒规格为500mL，则从理论上分析参加反应的AlN质量的最大值为
 
．
18、我校某化学研究性学习小组共同探究制取气体的原理、方法及性质的有关实验．
（1）甲同学将所学气体制取的知识整理如下，请你帮助他完成相关内容．
①推拉注射器活塞的方法可以检查B装置的气密性．当缓慢拉动活塞时，如果装置气密性良好，则能观察到
D

A．注射器内有液体        B．瓶中液面明显上升
C．长颈漏斗内液面上升    D．长颈漏斗下端管口产生气泡
②用双氧水和二氧化锰来制取氧气时，可选用的发生装置是
B
（填序号，下同）
③反应结束后，欲将二氧化锰回收再利用应进行的主要操作是
过滤
．
④实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气（NH3），已知氨气极易溶于水，应选择的制取装置是
AD
．
（2）乙同学设计的实验装置（如右下图），既可用于制取气体，又可用于探究物质性质．
①当打开K1、关闭K2时，利用I、Ⅱ装置可进行的实验是
b
（填序号）．
a．大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳     b．锌与稀硫酸反应制取氢气
②当打开K2、关闭K1，利用I、Ⅲ装置可以检验生成的二氧化碳，反应的化学方程式为
CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O
；
若要证明二氧化碳与水发生反应，烧杯中应放入的试剂是
紫色石蕊试液
．
（3）丙同学对制取CO2后残留的废液中溶质的成分进行了探究，丙同学认为废液中报溶质只有CaCl2．你认为还可能含有的溶质是
HCl
（填化学式）．
（2013?永州）某化学研究性学习小组在学习碱的化学性质时，设计了实验方案，进行了如图所示的实验，并查阅资料得知：Na2CO3溶液和澄清的石灰水都呈碱性（pH＞7），CaCl2溶液呈中性（pH=7）．
（1）甲实验中，滴有酚酞的氢氧化钠溶液呈
红
红
色，逐滴加入稀盐酸，直至溶液恰好呈无色为止．
（2）乙实验试管内产生白色沉淀，其发生反应的化学方程式为
Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
．
（3）实验结束后，同学们将甲、乙两个实验的废液倒入同一个烧杯中，观察到废液呈浑浊并显红色，由此分析可知：
①废液中除碳酸钙、氯化钠、水和指示剂外，一定还含有
氢氧化钠
氢氧化钠
．
②依据上述实验过程，你认为引起废液呈碱性的物质组成共有
3
3
种可能．
（4）如果将乙实验中的澄清石灰水改为CaCl2溶液，同样进行实验（1）（2）（3）的操作，废液呈浑浊并显红色的现象
可能
可能
（填“可能”或“不可能”）出现．

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