Question

12．甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计了如图1实验流程：

实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜．反应完成后，黑色的氧化铜转化为红色的铜．图2中A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶．

甲小组测得：反应前氧化铜的质量为m₁g，氧化铜反应后剩余固体的质量为m₂g，生成氮气在标准状下的体积为V₁L．
乙小组测得：洗气前装置D的质量为m₃g，洗气后装置D的质量为m₄g，生成氮气在标准状况下的体积为V₂ L．
请回答下列问题：
（1）写出仪器a的名称：圆底烧瓶．
（2）检查A装置气密性的操作是连接导管，将导管插入水中；用手紧握试管或加热试管，导管口有气泡产生；松开手后或停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱．
（3）甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填    写在如表的空格中．

	实验装置	实验药品	制备原理
甲小组	A	氢氧化钙、硫酸铵	反应的化学方程式为①（NH4）2SO4+Ca（OH）2═2NH3↑+2H2O+CaSO4
乙小组	②B	浓氨水、氢氧化钠	用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用______

（4）甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为5V₁：7（m₁-m₂）．
（5）乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是洗气瓶D中的浓硫酸不但吸收了反应生成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高．
为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验．根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出了合理的实验结果．该药品的名称是碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）．

Answer 1

分析 （1）根据仪器用途填写名称，仪器a是反应容器属于圆底烧瓶；
（2）根据装置气密性检查方法分析，装置密闭后通过改变温度改变压强，观察导气管插入水中是否冒气泡，恢复常温观察导气管中是否上升一段水柱判断装置气密性；
（3）氢氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙、氨气和水，根据复分解反应的特点及书写方程式的原则写出化学方程式；
依据试剂特点和反应生成产物选择装置，浓氨水是液体，氢氧化钠是固体，为使氨气逸出，把氨水滴入固体氢氧化钠中，随着氢氧化钠溶解放热，氨气挥发放出气体；
利用氢氧化钠固体溶解放热促进氨水溶液中平衡向放氨气的方向进行分析氢氧化钠的作用；
（4）根据氧化铜中氧元素的质量等于生成的水中氧元素的质量，根据氮气的体积计算出氮气的物质的量，从而求出氮原子的个数；
（5）浓硫酸具有吸水性及能与氨气反应进行分析，在洗气瓶D前的位置应增加了一个装有碱石灰（无水硫酸铜、氢氧化钠、氧化钙等）的实验仪器只吸收水，利用浓硫酸吸收氨气，得到正确的结果；

解答 解：（1）仪器a的名称为：圆底烧瓶，
故答案为：圆底烧瓶；
（2）检查A装置气密性的具体操作方法是连接导管，将导管插入水中，用手紧握试管或加热试管，导管口有气泡产生；松开手后或停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱，
故答案为：连接导管，将导管插入水中；用手紧握试管或加热试管，导管口有气泡产生；松开手后或停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱；
（3）甲小组：氢氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙、氨气和水，反应的化学方程式为（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄；
乙小组：浓氨水是液体，氢氧化钠是固体，为使氨气逸出，把氨水滴入固体氢氧化钠中，随着氢氧化钠溶解放热，氨气挥发放出气体，故选B装置；氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出，
故答案为：B；氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出；
（4）反应前氧化铜的质量为m₁g、氧化铜反应后转化成的铜的质量为m₂g，则氧化铜中氧元素的质量为m₁-m₂，生成的水中氧元素的质量等于氧化铜氧元素的质量，则生成的水中氧原子的个数为$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$；水中氢原子个数是氧原子个数的两倍，因此氢原子个数为$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2，生成的氮气在标准状况下的体积V₁L，则氮气中氮原子的个数为$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$；
因此氮氢原子个数比为$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$：$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2=5V₁：7（m₁-m₂），
故答案为：5V₁：7（m₁-m₂）；
（5）乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比小于理论值，其原因是洗气瓶D中的浓硫酸不但吸收了反应生成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高． 因此在洗气瓶D前的位置应增加了一个装有碱石灰（无水硫酸铜、氢氧化钠、氧化钙等）的实验仪器只吸收水，减小误差，
故答案为：洗气瓶D中的浓硫酸不但吸收了反应生成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高；碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）．

点评 本题是一道综合性很强的实验探究题，要求学生具有分析和解决问题的能力，主要是物质探究物质组成和方法的应用，题目难度中等．