题目内容

13．碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解．某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，时行了如下探究．
【定性实验】检验溶液中的阴、阳离子
取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成．再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色．
（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有阴离子可能是HCO3-和CO32-；
（2）根据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是NH4++OH-=NH3↑+H2O、HCO3-+OH-=CO32-+H2O（或NH4++HCO3-+2OH-=NH3+CO32-+2H2O）；
【定量试验】测定碳铵中C元素和N元素质量比．该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解，并把产物通入碱石灰中，如图1所示．

（3）碳铵固体应放在A中进行加热．
A．试管　　　B．蒸发皿　　　C．烧瓶　　　　D．坩埚
（4）从安全的角度考虑，尾气处理的装置可以选用如图2A；
（5）若灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg．由此测得N元素的质量是$\frac{14}{17}$（a-b）g．
（6）为了测定碳铵中碳元素的质量，他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl2，然后测定生成沉淀质量．请你评价该方案是否合理；不合理（或合理）（填“合理”“不合理”），理由是碳铵中可能含有HCO3-不能与BaCl2产生沉淀所测得碳元素质量分数不准确（或因为碳铵中只含有CO32-加入BaCl2能完全生成沉淀可准确测得碳元素的质量）．

分析 （1）取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，白色沉淀为碳酸钙；再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色，则气体为氨气；
（2）碳铵与足量NaOH溶液加热，铵根离子与氢氧根离子、碳酸氢根离子与氢氧根离子反应；
（3）因加热装置后连接U形管，以此选择仪器；
（4）尾气处理，应防止倒吸；
（5）灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg，则氨气的质量为（a-b）g；
（6）ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl2，然后测定生成沉淀质量，若混有碳酸氢根离子或测量不准确，则不合理；若碳铵中只含有CO32-加入BaCl2能完全生成沉淀可准确测得碳元素的质量，则合理，以此来解答．

解答 解：（1）取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，白色沉淀为碳酸钙，盐中阴离子可能HCO3-、CO32-；再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色，则气体为氨气，则原固体中含铵根离子，
由上述分析可知，阴离子可能为HCO3-、CO32-，
故答案为：HCO3-；CO32-；
（2）碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是NH4++OH-=NH3↑+H2O、HCO3-+OH-=CO32-+H2O（或NH4++HCO3-+2OH-=NH3+CO32-+2H2O），
故答案为：NH4++OH-=NH3↑+H2O、HCO3-+OH-=CO32-+H2O（或NH4++HCO3-+2OH-=NH3+CO32-+2H2O）；
ag碳铵，加热使之分解，碱石灰增重为水和二氧化碳的质量，尾气处理为氨气，
（3）因加热装置后连接U形管，则选择仪器只能为试管，
故答案为：A；
（4）尾气处理，应防止倒吸，B不能防止倒吸，C中气体收集时导管应短进，D中为密闭容器可能会炸裂，只有A装置收集及防倒吸，
故答案为：A；
（5）灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg，则氨气的质量为（a-b）g，则含N质量为：$\frac{14}{17}$（a-b）g，
故答案为：$\frac{14}{17}$（a-b）g；
（6）ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl2，然后测定生成沉淀质量，则：
①不合理，因为碳铵中可能含有HCO3-不能与BaCl2产生沉淀所测得碳元素质量分数不准确；
②合理，因为碳铵中只含有CO32-加入BaCl2能完全生成沉淀可准确测得碳元素的质量，
故答案为：不合理（或合理）；碳铵中可能含有HCO3-不能与BaCl2产生沉淀所测得碳元素质量分数不准确（或因为碳铵中只含有CO32-加入BaCl2能完全生成沉淀可准确测得碳元素的质量）．

点评 本题考查性质实验方案的设计，题目难度中等，试题综合性较强，侧重分析与实验能力的综合考查，注意实验装置的作用，尤其注意（6）小题属于开放性试题，回答“合理”或“不合理”且理由能做出相应解释均可，有利于学生发散思维能力的训练．

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