Question

4．如图是实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出．

（1）在组装好装置之后，应进行的操作名称是检查装置的气密性．
（2）装置B中盛放的试剂是碱石灰（生石灰或固体NaOH）．
（3）当C中固体全部变为红色后，关闭弹簧夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量C中固体质量，若反应前固体质量为16g，反应后固体质量减少2.4g，则该固体产物的成分是Cu和Cu₂O（用化学式表示）．从E中逸出液面的气体可以直接排入空气中，请写出在C中发生反应的化学方程式：2NH₃+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+2Cu+N₂↑+3H₂O．
（4）关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，气体进入F中立即产生白烟，同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中．请写出产生白烟的化学方程式：3Cl₂+8NH₃═N₂+6NH₄Cl，迅速发生倒吸的原因是盛满氯气的集气瓶中因Cl₂与NH₃反应生成固体，导致F瓶内压强减小，引起溶液倒吸．
（5）为了证明一水合氨是弱碱，甲、乙两同学分别设计如下实验进行探究．
①甲同学用pH试纸测得室温下0.01mol•L^-1氨水的pH为10，则认定一水合氨是弱电解质，理由是若NH₃•H₂O是强碱，0.01 mol•L^-1氨水的pH应为12，而pH=10＜12，故NH₃•H₂O没有完全电离，故为弱碱．
②乙同学取出10mL 0.1mol•L^-1氨水，滴入2滴酚酞试液，溶液显粉红色，再加入少量NH₄Cl晶体，观察到溶液颜色变浅，证明一水合氨是弱电解质．
③请设计一个与甲、乙同学不同的简单实验方案，证明一水合氨是弱电解质：测NH₄Cl[或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄]溶液的pH，若pH＜7，证明铵根离子可水解，故NH₃•H₂O为弱电解质．

Answer 1

分析 （1）该实验是实验室进行氨气快速制备与性质实验，因有气体参与，需检查装置的气密性；
（2）进入C中硬质试管的氨气应干燥，装置B的作用是干燥氨气，干燥氨气用碱石灰；
（3）生成的红色物质可能为Cu₂O、Cu或二者混合物，反应前固体质量为16g，反应后称重固体质量减少2.4g，剩余固体质量为16g-2.4g=13.6g，计算剩余固体中Cu、氧元素质量确定组成，进而计算n（Cu）：n（O）确定组成；从E中逸出液面的气体可以直接排入空气，说明氨气被氧化为氮气，同时生成水；
（4）氯气有强氧化性，氧化氨气生成N₂，产生白烟，说明生成固体，故还生成NH₄Cl；盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氯气生成部分固体，导致内压减小，引起溶液倒吸；
（5）①根据一定物质的量浓度的溶液的pH大小，确定电解质的电离程度，进而确定强弱电解质；
②如果氨水是弱碱，则存在电离平衡，加入含有相同离子的盐能改变平衡的移动，则溶液的颜色发生变化，如果不变化，则证明是强碱；
③利用测定溶液PH判断溶液呈酸性，证明铵根离子水解证明一水合氨是弱电解质，可根据铵盐溶液的酸碱性确定一水合氨电解质的强弱．

解答 解：（1）该实验是实验室进行氨气快速制备与性质实验，因有气体参与，需检查装置的气密性，方法为：首先关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞，打开弹簧夹1，在E中装入水后，然后微热A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯或松开双手，E中导管有水柱形成说明装置气密性良好，
故答案为：检查装置的气密性；
（2）进入C中硬质试管的氨气应干燥，装置B的作用是干燥氨气，干燥氨气用碱石灰，碱石灰的成分为生石灰或固体NaOH，
故答案为：碱石灰（生石灰或固体NaOH）；
（3）16gCuO中含有Cu元素质量为16g×$\frac{64}{80}$=12.8g，含有氧元素质量为16g-12.8g=3.2g，反应后称重固体质量减少2.4g，剩余固体质量为16g-2.4g=13.6g，大于12.8g，故剩余固体含有Cu、O元素，故n（Cu）=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，含有O元素的质量为13.6g-12.8g=0.8g，n（O）=$\frac{0.8g}{16g/mol}$=0.05mol，n（Cu）：n（O）=0.2mol：0.05mol=4：1＞2：1，故剩余固体为Cu₂O、Cu，装置C中黑色固体逐渐变红，说明有Cu生成，从E中逸出液面的气体可以直接排入空气，说明氨气被氧化为氮气，同时生成水，C中发生反应的化学方程式为：2NH₃+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+2Cu+N₂↑+3H₂O，
故答案为：Cu和Cu₂O；2NH₃+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+2Cu+N₂↑+3H₂O；
（4）氯气有强氧化性，氧化氨气生成N₂，产生白烟，说明生成固体，故还生成NH₄Cl，反应方程式为：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl，盛满氯气的集气瓶中因Cl₂与NH₃反应生成固体，导致F瓶内压强减小，引起溶液倒吸，
故答案为：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl；盛满氯气的集气瓶中因Cl₂与NH₃反应生成固体，导致F瓶内压强减小，引起溶液倒吸；
（5）①如果氨水是强碱，0.010mol•L^-1氨水C（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.01}$=10^-12，PH=12，实际上溶液的pH=10＜12，所以氨水是弱碱；
故答案为：若NH₃•H₂O是强碱，0.01 mol•L^-1氨水的pH应为12，而pH=10＜12，故NH₃•H₂O没有完全电离，故为弱碱；
②向氨水中加入氯化铵后，如果氨水是弱电解质，则抑制氨水的电离，溶液中氢氧根离子浓度降低，溶液的碱性减弱，则溶液的颜色变浅，则说明氨水存在电离平衡；
故答案为：溶液颜色变浅；
 ③配制0.1mol/L的氯化铵溶液（或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄），将氯化铵溶液[或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄]滴到pH试纸上，测得其pH＜7，说明氯化铵是强酸弱碱盐，则一水合氨是弱电解质，
故答案为：测NH₄Cl[或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄]溶液的pH，若pH＜7，证明铵根离子可水解，故NH₃•H₂O为弱电解质．

点评 本题考查氨气的性质实验，题目难度中等，根据氨水浓度与其pH的关系、稀释氨水时pH的变化及其强酸盐的PH确定一水合氨的强弱，知道电解质强弱与其电离程度有关，理解原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有扎实的基础与分析问题、解决问题的能力．