Question

碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解．某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究．
【定性试验】检验溶液中的阴、阳离子．
取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成．再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色．
（1）根据实验现象，推测碳铵中所含有阴离子可能是

 

和

 

．
（2）根据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是

 

．
【定量试验】测定碳铵中C元素和N元素质量比．该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解，并把产物通入碱石灰中，如图所示．

（1）碳铵固体应放在

 

中进行加热．
A．试管　　　B．蒸发皿　　　C．烧瓶　　　　D．坩埚
（2）从安全的角度考虑，尾气处理的装置可以选用

 

．

（3）若灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg．由此测得N元素的质量是

 

g．
（4）为了测定碳铵中碳元素的质量，他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl₂，然后测定生成沉淀质量．请你评价该方案是否合理．

 

（填“合理”“不合理”），理由是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,铵盐,实验装置综合

专题：实验设计题

分析：【定性试验】取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，白色沉淀为碳酸钙；再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色，则气体为氨气；
【定量试验】ag碳铵，加热使之分解，碱石灰增重为水和二氧化碳的质量，尾气处理为氨气，
（1）因加热装置后连接U形管，以此选择仪器；
（2）尾气处理，应防止倒吸；
（3）灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg，则氨气的质量为（a-b）g；
（4）ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl₂，然后测定生成沉淀质量，若混有碳酸氢根离子或测量不准确，则不合理；若碳铵中只含有CO₃^2-加入BaCl₂能完全生成沉淀可准确测得碳元素的质量，则合理，以此来解答．

解答： 解：【定性实验】取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，白色沉淀为碳酸钙，盐中阴离子可能HCO₃^-、CO₃^2-；再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色，则气体为氨气，则原固体中含铵根离子，
（1）由上述分析可知，阴离子可能为HCO₃^-、CO₃^2-，故答案为：HCO₃^-；CO₃^2-；
（2）碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O、HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O（或NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃+CO₃^2-+2H₂O），
故答案为：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O、HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O（或NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃+CO₃^2-+2H₂O）；
【定量实验】ag碳铵，加热使之分解，碱石灰增重为水和二氧化碳的质量，尾气处理为氨气，
（1）因加热装置后连接U形管，则选择仪器只能为试管，故答案为：A；
（2）尾气处理，应防止倒吸，B不能防止倒吸，C中气体收集时导管应短进，D中为密闭容器可能会炸裂，只有A装置收集及防倒吸，故答案为：A；
（3）灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg，则氨气的质量为（a-b）g，则含N质量为

14

17

（a-b）g，故答案为：

14

17

（a-b）；
（4）ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl₂，然后测定生成沉淀质量，则
①不合理，因为碳铵中可能含有HCO₃^-不能与BaCl₂产生沉淀所测得碳元素质量分数不准确；
②合理，因为碳铵中只含有CO₃^2-加入BaCl₂能完全生成沉淀可准确测得碳元素的质量；
③不合理；测得的结果不准确，
故答案为：不合理；碳铵中可能含有HCO₃^-不能与BaCl₂产生沉淀所测得碳元素质量分数不准确．

点评：本题考查性质实验方案的设计，综合性较强，侧重分析与实验能力的综合考查，注意实验装置的作用，尤其注意（4）小题属于开放性试题，回答“合理”或“不合理”且理由能做出相应解释均可，有利于学生发散思维能力的训练，题目难度中等．