Question

14．甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计如下实验流程：（已知  氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜．方程式见下）：
[制取氨气]→[装有足量干燥剂的干燥管]→装有氧化铜的硬质玻管]→[装有足量浓硫酸的洗气瓶]→[测定生成]
氮的体积制取氨气装有足量干燥剂的 干 燥 管装有氧化铜的硬质玻管装有足量浓硫酸的洗气瓶   测定生成氮的体积
3CuO+2NH₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 3Cu+N₂+3H₂O
实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜．反应完毕后，黑色的氧化铜转化为红色的铜．如图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶．

甲小组测得，反应前氧化铜的质量m₁g、氧化铜反应后剩余固体的质量m₂g、生成氮气在标准状况下的体积V₁L．
乙小组测得，洗气前装置D的质量m₃g、洗气后装置D的质量m₄g、生成氮气在标准状况下的体积V₂L．     请回答下列问题：
（1）写出仪器a的名称圆底烧瓶．
（2）检查A装置气密性的操作是连接导管，将导管插入水中，用手紧握试管或加热试管，导管口有气泡产生，松开手后或停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱．
（3）甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中．

	实验装置	实验药品	制备原理
甲小组	A	氢氧化钙、硫酸铵	反应的化学方程式为①（NH4）2SO4+Ca（OH）2═2NH3↑+2H2O+CaSO4．
乙小组	②	浓氨水、氢氧化钠	分析氢氧化钠的作用：③氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH3+H2O?NH3•H2O?NH4++OH-向逆方向移动，加快氨气逸出．

（4）甲小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为5V₁：7（m₁-m₂）．
（5）乙小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是洗气瓶D中的浓硫酸不但吸收了反应生成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高．为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验．根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出了合理的实验结果．该药品的名称是碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）．

Answer 1

分析 （1）根据装置图可知仪器a的名称；
（2）利用装置压强差产生的现象判断装置气密性；
（3）氢氧化钙、硫酸铵反应生成硫酸钙和氨气，根据元素守恒书写化学方程式；乙小组是用液体与固体作用不加热，据此选择装置；氢氧化钠固体溶解放热促进氨水溶液中平衡向放氨气的方向进行，同时氢氧化钠溶液显碱性，可以抑制氨水电离，促使氨气放出；
（4）根据氧化铜中氧元素的质量等于生成的水中氧元素的质量，可以计算出氧的物质的量，根据氮气的体积计算出氮气的物质的量，从而求出氮原子的物质的量，进而计算出氮、氢的原子个数之比；
（5）根据浓硫酸的吸水性及能与氨气反应进行分析．

解答 解：（1）仪器a的名称为：圆底烧瓶，故答案为：圆底烧瓶；
（2）检查A装置气密性的具体操作方法是连接导管，将导管插入水中，用手紧握试管或加热试管，导管口有气泡产生，松开手后或停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱，
故答案为：连接导管，将导管插入水中，用手紧握试管或加热试管，导管口有气泡产生，松开手后或停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱；
（3）①氢氧化钙与硫酸铵反应生成硫酸钙、氨气和水，反应的化学方程式为（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂═2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄；
②浓氨水是液体，氢氧化钠是固体，为使氨气逸出，把氨水滴入固体氢氧化钠中，随着氢氧化钠溶解放热，氨气挥发放出气体，故选B装置；
③氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出，
故答案为：氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆方向移动，加快氨气逸出；
（4）反应前氧化铜的质量为m₁g、氧化铜反应后转化成的铜的质量为m₂g，则氧化铜中氧元素的质量为m₁-m₂，生成的水中氧元素的质量等于氧化铜氧元素的质量，则生成的水中氧原子的个数为$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{16}$；水中氢原子个数是氧原子个数的两倍，因此氢原子个数为$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{16}$×2，生成的氮气在标准状况下的体积V₁L，则氮气中氮原子的个数为$\frac{V{\;}_{1}×2}{22.4}$；
因此氮氢原子个数比为$\frac{V{\;}_{1}×2}{22.4}$：$\frac{m{\;}_{1}-m{\;}_{2}}{16}$×2=5V₁：7（m₁-m₂），
故答案为：5V₁：7（m₁-m₂）；
（5）乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比小于理论值，其原因是洗气瓶D中的浓硫酸不但吸收了反应生成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高． 因此在 洗气瓶D前的位置应增加了一个装有碱石灰（无水硫酸铜、氢氧化钠、氧化钙等）的实验仪器只吸收水，减小误差，
故答案为：洗气瓶D中的浓硫酸不但吸收了反应生成的水，还吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高；碱石灰（氢氧化钠、氧化钙等）．

点评 本题是一道综合性很强的实验探究题，要求学生具有分析和解决问题的能力，主要是物质探究物质组成和方法的应用，难度较大．