Question

20．空氣是人類最寶貴的自然資源．空氣中氮氣的含量最多，氮氣在高溫、高能量條件下可與某些物質(zhì)發(fā)生反應．圖1是以空氣和其他必要的原料合成氮肥（NH₄HCO₃）的流程．請按要求回答下列問題：

（1）步驟①中可利用氮氣和氧氣的沸點不同分離出氮氣和氧氣．
（2）寫出步驟②中發(fā)生反應的化學式表達式3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃．
（3）圖2 是化肥碳酸氫銨包裝袋上的部分說明：碳酸氫銨具有的性質(zhì)是AC（填字母）．
A．易溶于水B．有揮發(fā)性C．受熱易分解
（4）這種化肥含氮量是否達到16%，化肥中碳酸氫銨的含量是多少？帶著這些問題，興趣
小組的同學取了一些化肥樣品，進入實驗室．
【查找資料】①堿石灰能夠吸收水和CO₂，但是不吸收NH₃．
②濃硫酸能吸收NH₃但是不吸收CO₂．
③氨氣溶于水形成氨水．
【性質(zhì)探究】該同學設計了如圖的實驗裝置：

①用A 裝置給碳酸氫銨加熱，裝藥品前，必須進行的一步操作是檢驗裝置氣密性．
②取適量碳酸氫銨加入試管，連接A、C、E 裝置，加熱，E 中的現(xiàn)象是無色酚酞試液變紅．
③連接A、B 裝置，繼續(xù)加熱，觀察到試管口的現(xiàn)象是有水滴，B 中的現(xiàn)象是變渾濁，寫出出現(xiàn)此現(xiàn)象的化學式表達式Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
④碳酸氫銨在受熱時發(fā)生反應的化學式表達式是NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑．
【含量分析】將裝置A、C、D 依次連接，加入10g 化肥樣品，加熱至A 中固體完全消失．
她稱量裝置D 的質(zhì)量如表：

實驗前D 裝置的質(zhì)量	149g
實驗后D 裝置的質(zhì)量	150.7g

⑤由此分析得知：反應中產(chǎn)生氨氣的質(zhì)量為3.4g．
⑥通過反應的表達式可以知道：氨氣中氮元素全部來自于碳酸氫銨（假設雜質(zhì)中不含氮元素），請計算此化肥含氮元素質(zhì)量分數(shù)為14%．
⑦請計算此化肥中碳酸氫銨的純度79%．
⑧8g的硝酸銨（NH₄NO₃）和20g這種化肥的含氮元素質(zhì)量相等．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)利用氮氣和氧氣的沸點不同可以分離出氮氣和氧氣進行分析；
（2）根據(jù)氫氣和氮氣在一定條件下生成氨氣進行分析；
（3）根據(jù)標簽分析硝酸銨的性質(zhì)；
（4）①根據(jù)裝藥品前需要檢查裝置的氣密性進行解答；
②根據(jù)無色酚酞遇堿變紅色進行分析；
③根據(jù)碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水進行解答；
④根據(jù)碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水進行解答；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律進行計算；
⑥根據(jù)氨氣的質(zhì)量求出此化肥中氮元素含量；
⑦根據(jù)氨氣的質(zhì)量求出碳酸氫銨的質(zhì)量，然后計算碳酸氫銨的含量；
⑧根據(jù)硝酸銨中氮元素的含量和碳酸氫銨中氮元素的質(zhì)量進行分析．

解答 解：（1）利用氮氣和氧氣的沸點不同可以分離出氮氣和氧氣；
（2）氫氣和氮氣在一定條件下生成氨氣，表達式為：3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）由標簽中的“防潮防曬”可知，NH₄NO₃易溶于水且受熱易分解，不能說明硝酸銨具有揮發(fā)性，故選：AC；
（4）①用A裝置給碳酸氫銨加熱，裝藥品前，必須進行的一步操作是：檢查裝置的氣密性；
②無色酚酞遇堿變紅色，所以取適量碳酸氫銨加入試管，連接A、C、E裝置，加熱，E中的現(xiàn)象是無色酚酞試液變紅；
③碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以觀察到試管口的現(xiàn)象是有水珠出現(xiàn)，B中的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，化學方程式為：Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
④碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水，表達式是：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
⑤堿石灰能吸收水和二氧化碳，濃硫酸和氨氣反應生成硫酸銨，所以實驗后D裝置增加的質(zhì)量就是氨氣的質(zhì)量，所以氨氣的質(zhì)量為150.7g-149g=1.7g；
⑥化肥含氮元素質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{1.7g×\frac{14}{17}}{10g}$×100%=14%；
⑦設碳酸氫銨的質(zhì)量為x．
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O
79                  17
x                   1.7g
$\frac{79}{x}=\frac{17}{1.7g}$
x=7.9g
此化肥中碳酸氫銨的含量為：$\frac{7.9g}{10g}$×100%=79%；
⑧此碳酸氫銨中氮元素含量為：20g×14%=2.8g，硝酸銨中氮元素的含量為：$\frac{28}{80}$×100%=35%，$\frac{2.8g}{35%}$=8g，所以8克的硝酸銨（NH₄NO₃）和20g這種化肥的含氮元素質(zhì)量相等．
故答案為：（1）沸點；
（2）3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）AC；
（4）①檢驗裝置氣密性；
②無色酚酞試液變紅；
③有水滴，變渾濁；Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
④NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
⑤3.4；
⑥14%；
⑦79%；
⑧8．

點評 解答本題要充分理解標簽中提供的信息，并根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)的區(qū)分方法，從而得出正確的結(jié)論．