Question

6．某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢氨．为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用．已知：
a．氢氧化钠少量时：2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O
b．氢氧化钠过量时：NH₄HSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+NH₃↑+2H₂O
c．四氯化碳是一种不溶于水和酸的有机溶剂，密度大于硫酸，氨气不溶于有四氯化碳．
d．碱石灰是氢氧化钠和氢氧化钙的固体混合物．
（1）同学们设计的实验装置如图所示，请回答相关问题．
①装置中碱石灰的作用是干燥氨气．
②广口瓶内四氯化碳的作用是防止液体倒吸．若不用四氯化碳只用稀硫酸吸收，装置可以如何改进导管最下端加倒置的漏斗．
③指导老师指出，用该装置进行实验，即使氢氧化钠足量且实验过程中无氨气外泄，测得的样品含氮量仍将偏低，其原因可能是残留在发生装置里的氨气没有被稀硫酸吸收．
（2）同学们改进实验装置后（改进装置图略），进行如下实验．称取不同质量的上述样品分别与40g相同浓度的氢氧化钠溶液相混合，完全溶解后，加热充分反应（此温度下铵盐不分解），并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量．部分实验数据如下：

氢氧化钠溶液体积/mL	40.00
样品质量/g	7.750	15.50	23.25
氨气质量/g	1.870	1.870	1.700

请计算：样品中的氮元素的质量分数是19.87%．

Answer 1

分析 （1）碱石灰可以用来干燥氨气；
广口瓶内四氯化碳的作用是防止液体倒吸；
若不用四氯化碳只用稀硫酸吸收，可以在导管最下端加倒置的漏斗；
反应生成的氨气一部分残留在实验装置中；
（2）根据表中数据可知，加入7.750g样品和加入15.50g样品时，生成的氨气质量相等，说明加入7.750g样品时氢氧化钠过量，样品中的氮元素都转化成了氨气．

解答 解：（1）①装置中碱石灰的作用是干燥氨气．
故填：干燥氨气．
②广口瓶内四氯化碳的作用是防止液体倒吸；
若不用四氯化碳只用稀硫酸吸收，可以在导管最下端加倒置的漏斗．
故填：防止液体倒吸；导管最下端加倒置的漏斗．
③其原因可能是残留在发生装置里的氨气没有被稀硫酸吸收．
故填：残留在发生装置里的氨气没有被稀硫酸吸收．
（2）反应生成氨气质量是1.870g，氨气中氮元素质量为：1.870g×$\frac{14}{17}$×100%=1.54g，
样品中的氮元素的质量分数是：$\frac{1.54g}{7.750g}$×100%=19.87%．
故填：19.87．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．