Question

11．空气是人类最宝贵的自然资源．空气中氮气的含量最多，氮气在高温、高能量条件下可与某些物质发生反应．图1是以空气和其他必要的原料合成氮肥（NH₄HCO₃）的流程．请按要求回答下列问题：
（1）步骤①中可利用氮气和氧气的沸点不同分离出氮气和氧气．
（2）写出步骤②中发生反应的化学式表达式3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH₃．
（3）图2是化肥碳酸氢铵包装袋上的部分说明：碳酸氢铵具有的性质是AC（填字母）．
A．易溶于水   B．有挥发性   C．受热易分解
（4）这种化肥含氮量是否达到16%，化肥中碳酸氢铵的含量是多少？带着这些问题，兴趣小组的同学取了一些化肥样品，进入实验室．
【查找资料】①碱石灰能够吸收水和CO₂，但是不吸收NH₃．
②浓硫酸能吸收NH₃但是不吸收CO₂．
③氨气溶于水形成氨水
【性质探究】该同学设计了如图3的实验装置：

①用A装置给碳酸氢铵加热，装药品前，必须进行的一步操作是检验装置气密性．
②取适量碳酸氢铵加入试管，连接A、C、E装置，加热，E中的现象是无色酚酞试液变红．
③连接A、B装置，继续加热，观察到试管口的现象是有水滴，B中的现象是变浑浊．
④碳酸氢铵在受热时发生反应的化学式表达式是NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑．
【含量分析】将装置A、C、D依次连接，加入20g化肥样品，加热至A中固体完全消失．
她称量装置D的质量如表：

实验前D装置的质量	149g
实验后D装置的质量	152.4g

⑤由此分析得知：反应中产生氨气的质量为3.4g．
⑥通过反应的表达式可以知道：氨气中氮元素全部来自于碳酸氢铵（假设杂质中不含氮元素），请计算此化肥含氮元素质量分数为14%．
⑦请计算此化肥中碳酸氢铵的纯度79%．
⑧20千克的硝酸铵（NH₄NO₃）和这袋化肥的含氮元素质量相等．

Answer 1

分析 （1）根据利用氮气和氧气的沸点不同可以分离出氮气和氧气进行分析；
（2）根据氢气和氮气在一定条件下生成氨气进行分析；
（3）根据标签分析硝酸铵的性质；
（4）①根据装药品前需要检查装置的气密性进行解答；
②根据无色酚酞遇碱变红色进行分析；
③根据碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水进行解答；
④根据碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水进行解答；
⑤根据质量守恒定律进行计算；
⑥根据氨气的质量求出此化肥中氮元素含量；
⑦根据氨气的质量求出碳酸氢铵的质量，然后计算碳酸氢铵的含量；
⑧根据硝酸铵中氮元素的含量和碳酸氢铵中氮元素的质量进行分析．

解答 解：（1）利用氮气和氧气的沸点不同可以分离出氮气和氧气；
（2）氢气和氮气在一定条件下生成氨气，化学式表达式为：3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）由标签中的“防潮防晒”可知，NH₄NO₃易溶于水且受热易分解，不能说明硝酸铵具有挥发性，故选：AC；
（4）①用A装置给碳酸氢铵加热，装药品前，必须进行的一步操作是：检查装置的气密性；
②无色酚酞遇碱变红色，所以取适量碳酸氢铵加入试管，连接A、C、E装置，加热，E中的现象是无色酚酞试液变红；
③碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以观察到试管口的现象是有水珠出现，B中的现象是澄清石灰水变浑浊；
④碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，化学式表达式是：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
⑤碱石灰能吸收水和二氧化碳，浓硫酸和氨气反应生成硫酸铵，所以实验后D装置增加的质量就是氨气的质量，所以氨气的质量为152.4g-149g=3.4g；
⑥化肥含氮元素质量分数为$\frac{3.4g×\frac{14}{17}×100%}{20g}×100%$=14%；
⑦设碳酸氢铵的质量为x．
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O
79        17
x        3.4g
$\frac{79}{17}=\frac{x}{3.4g}$
x=15.8g
此化肥中碳酸氢铵的含量为$\frac{15.8g}{20g}×100%$=79%；
⑧此碳酸氢铵中氮元素含量为：50kg×14%=7kg，硝酸铵中氮元素的含量为$\frac{28}{80}×100%$=35%，$\frac{7kg}{35%}$=20kg，所以20千克的硝酸铵（NH₄NO₃）和这袋化肥的含氮元素质量相等．
故答案为：（1）沸点；
（2）3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）AC；
（4）①检验装置气密性；
②无色酚酞试液变红；
③有水滴，变浑浊；
④NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
⑤3.4；
⑥14%；
⑦79%；
⑧20．

点评 解答本题要充分理解标签中提供的信息，并根据物质的性质的区分方法，从而得出正确的结论．