Question

2．氨气和氯气是重要的工业原料，某兴趣小组设计了相关实验探究它们的某些性质．实验一：用氨气认识喷泉实验的原理，并测定电离平衡常数K（NH₃•H₂O）

（1）检査图1的装置Ⅰ的气密性的方法是关闭止水夹K，打开分液漏斗的旋塞和盖子，从分液漏斗往烧瓶中加水，若分液漏斗中形成一段水柱且一段时间不变化，说明气密性良好．
（2）喷泉实验结束后，发现三颈烧瓶未充满水（假如装置的气密性良好），原因是氨气中混有空气．用碱式滴定管（填仪器名称）量取25.00mL喷泉实验后的氨水至锥形瓶中，用0.0500mol/L盐酸滴定测定氨水的浓度，滴定曲线如图2所示．下列关于该滴定实验的说法中正确的是BD（选填字母）．
A．当pH=7.0时，氨水与盐酸恰好中和 B．选择酚酞作为指示剂，测定结果偏低
C．酸式滴定管未用盐酸润洗会导致测定结果偏低D．当 pH=11.0 时，K（NH₃•H₂O）约为2.2×10^-5
实验二：拟用图3装置设计实验来探究纯净、干燥的氯气与氨气的反应．
（3）A中所发生反应的化学方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
（4）图3中的装置连接顺序为A→D→F→C→E→B （用大写字母表示）．若按照正确顺序连接实验装置后，整套实验装置存在的主要缺点是无尾气处理装置．
（5）写出F装置中的反应的一种工业用途用氨气检验氯气管道是否泄漏．
（6）反应完成后，F装罝中底部有固体物质生成．请利用该固体物质设计一个实验方案证明NH₃•H₂O为弱碱（其余实验用品自选）取F装置中的固体物质溶于水配成溶液，测定溶液的pH，若pH＜7，可证明NH₃•H₂O为弱碱．

Answer 1

分析 （1）通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；
（2）集气时有空气混入，空气中氧气、氮气不溶于水，则三颈烧瓶未充满水；氨水溶液呈碱性，用碱式滴定管量取氨水至锥形瓶中；分析不当操作对V（HCl）的影响，结合c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析；依据中和滴定计算氨水的物质的量浓度，弱电解质电离平衡常数K（NH₃•H₂O）=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$；pH=11的氨水中c（OH^-）=0.001mol/L，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=0.001mol/L，结合氨水的物质的量浓度计算NH₃•H₂O电离平衡常数K（NH₃•H₂O）．
（3）可用氯化氨与熟石灰制取氨气；
（4）装置A制取氨气，可用氯化氨与熟石灰，D装置中盛放的碱石灰，用来干燥氨气；E装置中盛放的饱和食盐水，用来除去氯气中混有的氯化氢气体；根据气体的制备、除杂、混合反应及尾气吸收的顺序安装反应装置；
（5）根据究氯气与氨气反应生成氯化铵和氮气的现象可知F装置中的反应的一种工业用途；
（6）根据氯化铵溶液呈酸性可证明NH₃•H₂O为弱碱．

解答 解：（1）将导管口堵住，向分液漏斗内加水，直到分液漏斗内形成一段水柱，过一会儿观察水柱液面的变化，如果不下降证明严密，
故答案为：关闭止水夹 K，打开分液漏斗的旋塞和盖子，从分液漏斗往烧瓶中加水，若分液漏斗中形成一段水柱且一段时间不变化，说明气密性良好；
（2）氨气极易溶于水，全为氨气可充满烧瓶，若混有空气，水不能充满；用碱式滴定管量取氨水至锥形瓶中；
A．当pH=7.0时，氨水与盐酸恰好中和，则由c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析可知，V（HCl）小，氨水与盐酸未能恰好中和，故A不选；
B．选择酚酞作为指示剂，测定结果偏低，则由c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析可知，V（HCl）小，则测定结果偏低，故B选；
C．酸式滴定管未用盐酸润洗会导致测定结果偏低，则由c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析可知，V（HCl）大，则测定结果偏高，故C不选；
D．当 pH=11.0 时，K（NH₃•H₂O）约为2.2×10^-5．
设氨水的物质的量浓度为c，则：c×20mL=0.05000mol/L×22.40mL，解得C（NH₃•H₂O）=0.045mol/L，弱电解质电离平衡常数K（NH₃•H₂O）=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$，pH=11的氨水中c（OH^-）=0.001mol/L，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=0.001mol/L，则：K（NH₃•H₂O）=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{0.001×0.001}{0.045}$=2.2×10^-5；故D选；
故答案为：氨气中混有空气；碱式滴定管；BD
（3）可用装置A制取氨气，发生反应的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（4）装置A制取氨气，可用氯化氨与熟石灰，D装置中盛放的碱石灰，用来干燥氨气；E装置中盛放的饱和食盐水，用来除去氯气中混有的氯化氢气体；C装置用来干燥氯气，然后在F中混合反应，则连接顺序为A→D→F→C→E→B，整套实验装置存在的主要缺点是无尾气处理装置，
故答案为：A→D→F→C→E→B；无尾气处理装置；
（5）根据究氯气与氨气反应8NH₃+3Cl₂═6NH₄Cl+N₂的现象可知F装置中的反应的一种工业用途是用氨气检验氯气管道是否泄漏，
故答案为：用氨气检验氯气管道是否泄漏；
（6）根据氯化铵溶液呈酸性，设计证明NH₃•H₂O为弱碱实验方案为：取 F 装置中的固体物质溶于水配成溶液，测定溶液的 pH，若 pH＜7，可证明 NH₃•H₂O 为弱碱，
故答案为：取 F 装置中的固体物质溶于水配成溶液，测定溶液的 pH，若 pH＜7，可证明 NH₃•H₂O 为弱碱．

点评 本题考查了氨气的制备和喷泉实验的设计、电离常数的计算，明确喷泉实验原理和氨气的性质是解题关键，注意电离平衡常数表达式的书写，题目难度中等