Question

2．硫酸铵是常见的化肥，是强酸弱碱盐，室温下，可用酸碱滴定法测定其氮元素的含量，但由于NH₄⁺的酸性太弱（K_a=5.6×10^-10），直接用NaOH标准溶液滴定有困难，生产和实验室中广泛采用甲醛法测定铵盐中的含氮量．甲醛法是基于甲醛与一定量铵盐作用，生成酸（H⁺）和六次甲基四铵盐（K_a=7.1×10^-6）反应如下：4NH₄⁺+6HCHO═（CH₂）₆N₄H⁺+6H₂O+3H⁺，生成物可用酚酞为指示剂，用NaOH标准溶液滴定[在室温下（25℃），通常K_a表示弱酸的电离平衡常数，K_b表示弱碱的电离平衡常数]．硫酸铵含氮量的测定步骤如下：
①准确称取1.800g （NH₄）₂SO₄于烧杯中．
②用适量蒸馏水溶解，然后定量地移至250mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用．
③用移液管移取试液25mL于锥形瓶中，加入8mL 1：1的甲醛溶液，再加入1～2滴酚酞指示剂摇匀，静置一分钟后，用0.100mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液呈浅红色持续半分钟不褪色，即为终点．
④记录读数，平行做2～3次，NaOH标准溶液滴定消耗的平均体积为27.00mL．
根据实验回答下列问题：
（1）硫酸铵水溶液呈酸性的原因是NH₄⁺+H₂O═NH₃•H₂O+H⁺．（用离子方程式说明）
（2）步骤①称取硫酸铵固体样品是否能使用托盘天平否（填“是”或“否”）．
（3）步骤③加入的甲醛溶液使用前需要加入一定量的NaOH，原因是少量甲醛被空气中的氧气氧化为甲酸，需加碱中和．
（4）NH₄NO₃中氮的百分含量是否能用该方法测定是（填“是”或“否”）．原因是因为NO₃^-不参加反应，但与NH₄⁺的物质的量比为1：1可计算N的百分含量．
（5）据题目给出的信息计算样品中氮的百分含量为21%．
（6）若室温下，C mol/L氨水的电离平衡常数为K_b，则该氨水的电离度a=$\sqrt{\frac{{K}_{b}}{C}}$．（用C和K_b表示），由此在恒定温度下，你能得出的结论为温度恒定，加水稀释溶液时，K_b不变，电离度增大．

Answer 1

分析 （1）铵根离子水解显酸性；
（2）托盘天平的感量为0.1g；
（3）需要碱中和甲酸；
（4）NO₃^-不参加反应，但与NH₄⁺的物质的量比为1：1；
（5）结合4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺及H⁺+OH^-=H₂O计算；
（6）设电离的一水合氨为x，则
      NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，
         C               0        0
转化   x                x        x
平衡 C-x             x         x
K_b=$\frac{x×x}{C-x}$，以此来解答．

解答 解：（1）硫酸铵水溶液呈酸性的原因是NH₄⁺+H₂O═NH₃•H₂O+H⁺，故答案为：NH₄⁺+H₂O═NH₃•H₂O+H⁺；
（2）托盘天平的感量为0.1g，不能称量1.800g （NH₄）₂SO₄，故答案为：否；
（3）步骤③加入的甲醛溶液使用前需要加入一定量的NaOH，原因是少量甲醛被空气中的氧气氧化为甲酸，需加碱中和，
故答案为：少量甲醛被空气中的氧气氧化为甲酸，需加碱中和；
（4）NH₄NO₃中NO₃^-不参加反应，但与NH₄⁺的物质的量比为1：1，可以利用此法测定氮的百分含量，
故答案为：是；因为NO₃^-不参加反应，但与NH₄⁺的物质的量比为1：1可计算N的百分含量；
（5）由4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺及H⁺+OH^-=H₂O可知存在4NH₄⁺～3NaOH，则样品中氮的百分含量为$\frac{0.027L×0.1mol/L×\frac{4}{3}×\frac{250mL}{25mL}×14g/mol}{1.800g}$×100%=21%，故答案为：21%；
（6）设电离的一水合氨为x，则
      NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，
         C               0        0
转化   x                x        x
平衡 C-x             x         x
K_b=$\frac{x×x}{C-x}$，
解得x=$\sqrt{C{K}_{b}}$，则
该氨水的电离度a=$\frac{x}{C}$=$\frac{\sqrt{C{K}_{b}}}{C}$=$\sqrt{\frac{{K}_{b}}{C}}$，
在恒定温度下，能得出的结论为温度恒定，加水稀释溶液时，K_b不变，电离度增大，
故答案为：$\sqrt{\frac{{K}_{b}}{C}}$；温度恒定，加水稀释溶液时，K_b不变，电离度增大．

点评 本题考查物质含量的测定，为高频考点，把握发生的反应、含量计算及电离度计算为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的考查，题目难度中等．