Question

4．甲、乙兩個(gè)研究性學(xué)習(xí)小組為測(cè)定氨分子中氮、氫原子個(gè)數(shù)比，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)流程：

實(shí)驗(yàn)中，先用制得的氨氣排盡洗氣瓶前所有裝置中的空氣，再連接洗氣瓶和氣體收集裝置，立即加熱氧化銅．反應(yīng)完畢后，黑色的氧化銅轉(zhuǎn)化為紅色的銅．下圖A、B、C為甲、乙兩小組制取氨氣時(shí)可能用到的裝置，D為盛有濃硫酸的洗氣瓶．

甲小組測(cè)得，反應(yīng)前氧化銅的質(zhì)量m₁g、氧化銅反應(yīng)后剩余固體的質(zhì)量m₂g、生成氮?dú)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V₁L．乙小組測(cè)得，洗氣前裝置D的質(zhì)量m₃g、洗氣后裝置D的質(zhì)量m₄g、生成氮?dú)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V₂L．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）檢查A裝置氣密性的操作是連接導(dǎo)管，將導(dǎo)管插入水中；加熱試管，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生；停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱．
（2）甲、乙兩小組選擇了不同的方法制取氨氣，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)裝置的字母編號(hào)和制備原理填寫(xiě)在下表的空格中．

	實(shí)驗(yàn)裝置	實(shí)驗(yàn)藥品	制備原理
甲小組	A	氫氧化鈣、硫酸銨	反應(yīng)的化學(xué)方程式為① （NH4）2SO4+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+2H2O+CaSO4．
乙小組	②B	濃氨水、氫氧化鈉	用化學(xué)平衡原理分析氫氧化鈉的作用： ③氫氧化鈉溶于氨水后放熱，增加氫氧根濃度，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，加快氨氣逸出．

（3）甲小組用所測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)算出氨分子中氮、氫的原子個(gè)數(shù)之比為5V₁：7（m₁-m₂）．
（4）乙小組用所測(cè)得數(shù)據(jù)計(jì)算出氨分子中氮、氫的原子個(gè)數(shù)比明顯小于理論值．為此，乙小組在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)裝有某藥品的實(shí)驗(yàn)儀器，重新實(shí)驗(yàn)．根據(jù)實(shí)驗(yàn)前后該藥品的質(zhì)量變化及生成氮?dú)獾捏w積，得出了合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．該藥品的名稱(chēng)是堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）．

Answer 1

分析 （1）給A裝置連接一導(dǎo)管，將導(dǎo)管插入水中，形成密閉體系，加熱試管，根據(jù)現(xiàn)象判斷；
（2）氫氧化鈣和硫酸銨反應(yīng)生成氨氣、硫酸鈣和水；利用氫氧化鈉固體溶解放熱促進(jìn)氨水溶液中平衡向放氨氣的方向進(jìn)行；
（3）根據(jù)氧化銅中氧元素的質(zhì)量等于生成的水中氧元素的質(zhì)量，根據(jù)氮?dú)獾捏w積計(jì)算出氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，從而求出氮原子的個(gè)數(shù)；
（4）利用堿石灰吸收水稱(chēng)量質(zhì)量計(jì)算氫元素．

解答 解：（1）給A裝置連接一導(dǎo)管，將導(dǎo)管插入水中，形成密閉體系，加熱試管，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生；停止加熱，由于試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，導(dǎo)管內(nèi)有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱；
故答案為：連接導(dǎo)管，將導(dǎo)管插入水中；加熱試管，導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生；停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱；
（2）甲組氫氧化鈣與硫酸銨反應(yīng)生成硫酸鈣、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄，
乙組中，氫氧化鈉溶于氨水后放熱、增加氫氧根濃度，使NH₃+H₂?NH₃•H₂?NH₄⁺+OH^-向逆方向移動(dòng)，加快氨氣逸出，實(shí)驗(yàn)裝置為B；
故答案為：①（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄；③氫氧化鈉溶于氨水后放熱，增加氫氧根濃度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，加快氨氣逸出；②B；
（3）反應(yīng)前氧化銅的質(zhì)量為m₁g、氧化銅反應(yīng)后轉(zhuǎn)化成的銅的質(zhì)量為m₂g，則氧化銅中氧元素的質(zhì)量為m₁-m₂，生成的水中氧元素的質(zhì)量等于氧化銅氧元素的質(zhì)量，則生成的水中氧原子的物質(zhì)的量為$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$mol；水中氫原子物質(zhì)的量是氧原子物質(zhì)的量的兩倍，因此氫原子物質(zhì)的量為$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2mol，生成的氮?dú)庠跇?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V₁L，則氮?dú)庵械�原子的物質(zhì)的量為$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$mol；
因此氮?dú)湓�子個(gè)數(shù)比為$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$：$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2=5V₁：7（m₁-m₂）；
故答案為：5V₁：7（m₁-m₂）；
（4）因此在洗氣瓶D前的位置應(yīng)增加了一個(gè)裝有堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）的實(shí)驗(yàn)儀器吸收水，減小誤差，
故答案為：堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)探究題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，主要是物質(zhì)探究物質(zhì)組成和方法的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)和基本操作是關(guān)鍵，難度中等．