Question

为了探究某化肥厂生产的硫酸铵化肥品质，实验小组的同不展开拓展研究．

【查阅资料】
①下表是硫酸铵化肥品质的主要指标．

指标项目	优等品	一等品	合格品
外观	白色结晶，无可见机械杂质	无可见机械杂质
氮（N）含量	≥21.0%	≥20.7%	≥20.5%

②氨气极易溶于水，其水溶液为氨水，呈碱性．
③已知：（NH₄）₂SO₄+2NaOH

△   .

Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O
【观察外观】该硫酸铵化肥无可见机械杂质．
【实验探究】按如图所示装置进行实验．
（1）实验过程中，为使硫酸铵充分反应完全转化为NH₃，则需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热．
（2）如图1装置A与实验室制取二氧化碳的装置比较最大的区别是

 

，烧杯中盛放的试剂稀硫酸可以吸收氨气，两者通过化合反应生成一种盐，写出化学方程式

 

．
【交流讨论】
（1）甲同学认为：应在实验装置中A、B装置间加装一个干燥装置，该干燥装置中的干燥剂为

 

【A、浓硫酸B、碱石灰（氢氧化钠和氧化钙固体混合物）】，否则根据实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能

 

（填“偏高”或“偏低”）．
（2）乙同学认为：改进后的实验装置为增加氨气的吸收效果可将B装置改进为：

 

．
（经过大家充分讨论后，对实验装置进行了改进，重新进行实验．）
【探究结论】称取13.5g硫酸铵化肥样品，取20%氢氧化钠溶液用最终改进后的实验装置重新进行实验，（杂质不反应也不溶于水），经数据处理释放出氨气的质量与反应时间如图2所示．通过计算可知该化肥样品中氮元素的质量分数为

 

，则该化肥的等级为

 

．

Answer 1

分析：【实验探究】（2）对比实验室制取二氧化碳的发生装置与图示制取氨气的发生装置，判断两装置的不同；根据对氨气性质的描述，判断氨气与硫酸反应，写出反应的化学方程式；
【交流讨论】（1）根据干燥剂选用原则，结合氨气的性质，判断干燥氨气所应选择的干燥剂；分析不使用干燥剂对测量数据的影响，判断对最终结果的影响；
（2）根据氨气的吸收效果与氨气与浓硫酸的接触面积有关，分析为增大接触面积对仪器的要求，判断可替换的仪器；
【探究结论】根据硫酸铵与氢氧化钠的反应，可得硫酸铵中氮元素质量与反应放出氨气中氮元素质量相同，由曲线可得反应放出氨气的质量，利用氨气中氮元素质量计算样品中氮元素的质量分数，并把此数据与品质指标对比，确定化肥的等级．

解答：解：【实验探究】（2）图示的发生装置与制取二氧化碳的发生装置相对比，该装置比二氧化碳的发生装置多了加热装置；根据稀硫酸可以吸收氨气，两者通过化合反应生成一种盐，该盐应为硫酸根与铵根组成的硫酸铵，反应的化学方程式为H₂SO₄+2NH₃ =（NH₄）₂SO₄；
【交流讨论】（1）氨气遇水可形成呈碱性的氨水，可与酸性干燥剂发生反应，因此干燥氨气不能选择浓硫酸而只能选择呈碱性的碱石灰；若不使用干燥剂，硫酸吸收混在气体中的水而使所测量的值偏大，即把吸收水的质量当作了氨气的质量，因此会导致含氮量的结果偏高；
（2）为了增大氨气与硫酸的接触面积，可把装置中的干燥管换成漏斗，增加氨气的吸收效果；
【探究结论】根据曲线可知，完全反应放出氨气的质量为3.4g，则氨气中氮元素的质量=3.4g×

14

17

×100%=2.8g，则该化肥样品中氮元素的质量分数=

2.8g

13.5g

×100%=20.7%；所以，该化肥为一等品；

故答案为：
【实验探究】（2）是否需要加热；H₂SO₄+2NH₃ =（NH₄）₂SO₄（或H₂SO₄+NH₃ =NH₄HSO₄）；
【交流讨论】（1）B；偏高；（2）将干燥管换为漏斗；
【探究结论】20.74%；一等品．

点评：选用干燥剂的基本原则就是所选干燥剂不能与被干燥气体反应，干燥过程中不能引入新物质．一般的说，酸性干燥剂不能干燥碱性气体，可以干燥酸性气体及中性气体；碱性干燥剂不能干燥酸性气体，可以干燥碱性气体及中性气体；中性干燥剂可以干燥各种气体．