Question

3．某学习小组利用如图实验装置制备Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O．并测量x值．
【Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O制备】见图1
（l）A中发生的化学反应方程式为Ca（OH）₂+2NH₄Cl 2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O．
（2）C中CCl₄的作用是防止倒吸．
（3）B中先产生蓝色沉淀，随后沉淀溶解变成深蓝色溶液，此溶液中含有Cu（NH₃）_xSO₄，若要从溶液中析出Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O晶体，可加入试剂无水乙醇．
【x值的测量】见图2
步骤一：检查装置气密性，称取0.4690g晶体[M=（178+17x）g/mol]于锥形瓶a中
步骤二：通过分液漏斗向锥形瓶a中滴加l0%NaOH溶液至无气体产生为止
步骤三：用0.5000mol/L的NaOH标准溶液液滴定b中剩余HCI，消耗标准溶液液16.00mL
（4）步骤二的反应可理解为Cu（NH₃）_xSO₄与NaOH在溶液中反应，其离子方程式为：Cu（NH₃）_x²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓+xNH₃↑．
【x值的计算与论证】
（5）计算：x=3.56．
该学习小组针对上述实验步骤，提出测量值（x）比理论值偏小的原因如下：
假设1：步骤一中用于称量的天平砝码腐蚀缺损；
假设2：步骤二中加入的NaOH溶液不足、没有加热、生成的氨气未完全逸出、NaOH溶液浓度过低等（任写两点）；
假设3：步骤三中测定结束读数时，体积读数偏小．该假设不成立（填“成立”或“不成立”）．
（6）针对假设l，你对实验的处理意见是更换砝码完好的托盘天平后，重新进行步骤一到步骤三的全部实验．

Answer 1

分析 （1）A为实验室用氯化铵与氢氧化钙制备氨气的反应；
（2）氨气极易溶于水，难溶于四氯化碳；
（3）Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O在乙醇中的溶解度较小，在Cu（NH₃）_xSO₄溶液加入无水乙醇会析出Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O晶体；
（4）Cu（NH₃）_xSO₄与NaOH反应生成氢氧化铜沉淀和氨气；
（5）Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O与氢氧化钠反应生成的氨气被盐酸吸收，再用氢氧化钠滴定剩余的盐酸，根据消耗的氢氧化钠求出与氨气反应的盐酸，以及氨气的物质的量，根据晶体与氨气的物质的量的关系求出x；
若生成的氨气偏少或氨气没有完全逸出，则氨气的物质的量偏小，x值偏小；
若步骤三中测定结束读数时，体积读数偏小，则与氢氧化钠反应的盐酸偏少，与氨气反应的盐酸偏多，计算出的氨气的物质的量偏大；
（6）步骤一中用于称量的天平砝码腐蚀缺损，应该更换砝码和天平，重新作该实验．

解答 解：（1）A为实验室用氯化铵与氢氧化钙制备氨气，化学方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl 2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
故答案为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl 2NH₃↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）氨气极易溶于水，氨气不溶于四氯化碳，把氨气通入四氯化碳不溶解，不会产生倒吸，氨气在向上逸出时被水吸收；
故答案为：防止倒吸；
（3）Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O在乙醇中的溶解度较小，在Cu（NH₃）_xSO₄溶液加入无水乙醇会析出Cu（NH₃）_xSO₄•H₂O晶体；
故答案为：无水乙醇；
（4）Cu（NH₃）_xSO₄与NaOH反应生成氢氧化铜沉淀和氨气，则其反应的离子方程式为：Cu（NH₃）_x²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓+xNH₃↑；
故答案为：Cu（NH₃）_x²⁺+2OH^-=Cu（OH）₂↓+xNH₃↑；
（5）滴定消耗的氢氧化钠为n（NaOH）=cV=0.5000mol/L×0.01600L=0.008000mol，则与氢氧化钠反应的盐酸为0.008000mol，
与氨气反应的盐酸为：0.5000mol/L×0.0300L-0.008000mol=0.007000mol，所以氨气的物质的量为0.007000mol；
由（NH₃）_xSO₄•H₂O～xNH₃，
        1                        x
$\frac{0.4690}{178+17x}$mol         0.007000mol
$\frac{0.4690}{178+17x}$×x=0.007000，解得：x=3.56；
若加入的NaOH溶液不足或者NaOH溶液浓度过低，Cu（NH₃）_xSO₄没有完全反应，生成的氨气偏少，若没有加热则生成氨气不能从溶液中挥发出来，会使盐酸中吸收的氨气偏少，或氨气没有完全逸出，氨气的物质的量偏小，则x值偏小；
若步骤三中测定结束读数时，标准溶液体积读数偏小，则与氢氧化钠反应的盐酸偏少，而与氨气反应的盐酸偏多，氨气与盐酸等物质的量反应，则测定的氨气的物质的量偏多，计算出的x值偏大，所以假设不成立；
故答案为：3.56；加入的NaOH溶液不足、没有加热、生成的氨气未完全逸出、NaOH溶液浓度过低等；不成立；
（6）步骤一中用于称量的天平砝码腐蚀缺损，应该更换砝码和天平，重新作该实验；
故答案为：更换砝码完好的托盘天平后，重新进行步骤一到步骤三的全部实验．

点评 本题考查了物质的制备实验方案的设计、物质组成的测定，题目难度中等，试题综合性较强，知识点较全面，正确理解制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力、计算能力及化学实验能力．