Question

4．甲、乙兩個研究性學習小組為測定氨分子中氮、氫原子個數(shù)比，設計如下實驗流程：

實驗中，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．反應完畢后，黑色的氧化銅轉化為紅色的銅．下圖A、B、C為甲、乙兩小組制取氨氣時可能用到的裝置，D為盛有濃硫酸的洗氣瓶．

甲小組測得，反應前氧化銅的質量m₁g、氧化銅反應后剩余固體的質量m₂g、生成氮氣在標準狀況下的體積V₁L．乙小組測得，洗氣前裝置D的質量m₃g、洗氣后裝置D的質量m₄g、生成氮氣在標準狀況下的體積V₂L．
請回答下列問題：
（1）檢查A裝置氣密性的操作是連接導管，將導管插入水中；加熱試管，導管口有氣泡產生；停止加熱，導管內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，請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表的空格中．

	實驗裝置	實驗藥品	制備原理
甲小組	A	氫氧化鈣、硫酸銨	反應的化學方程式為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-向逆反應方向移動，加快氨氣逸出．

（3）甲小組用所測得數(shù)據(jù)計算出氨分子中氮、氫的原子個數(shù)之比為5V₁：7（m₁-m₂）．
（4）乙小組用所測得數(shù)據(jù)計算出氨分子中氮、氫的原子個數(shù)比明顯小于理論值．為此，乙小組在原有實驗的基礎上增加了一個裝有某藥品的實驗儀器，重新實驗．根據(jù)實驗前后該藥品的質量變化及生成氮氣的體積，得出了合理的實驗結果．該藥品的名稱是堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）．

Answer 1

分析 （1）給A裝置連接一導管，將導管插入水中，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生成氨氣、硫酸鈣和水；利用氫氧化鈉固體溶解放熱促進氨水溶液中平衡向放氨氣的方向進行；
（3）根據(jù)氧化銅中氧元素的質量等于生成的水中氧元素的質量，根據(jù)氮氣的體積計算出氮氣的物質的量，從而求出氮原子的個數(shù)；
（4）利用堿石灰吸收水稱量質量計算氫元素．

解答 解：（1）給A裝置連接一導管，將導管插入水中，形成密閉體系，加熱試管，導管口有氣泡產生；停止加熱，由于試管內壓強減小，導管內有水回流并形成一段穩(wěn)定的水柱；
故答案為：連接導管，將導管插入水中；加熱試管，導管口有氣泡產生；停止加熱，導管內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生成硫酸鈣、氨氣和水，反應的化學方程式為（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，加快氨氣逸出，實驗裝置為B；
故答案為：①（NH₄）₂SO₄+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃↑+2H₂O+CaSO₄；③氫氧化鈉溶于氨水后放熱，增加氫氧根濃度，使NH₃+H₂O?NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-向逆反應方向移動，加快氨氣逸出；②B；
（3）反應前氧化銅的質量為m₁g、氧化銅反應后轉化成的銅的質量為m₂g，則氧化銅中氧元素的質量為m₁-m₂，生成的水中氧元素的質量等于氧化銅氧元素的質量，則生成的水中氧原子的物質的量為$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$mol；水中氫原子物質的量是氧原子物質的量的兩倍，因此氫原子物質的量為$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{16}$×2mol，生成的氮氣在標準狀況下的體積V₁L，則氮氣中氮原子的物質的量為$\frac{{V}_{1}×2}{22.4}$mol；
因此氮氫原子個數(shù)比為$\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前的位置應增加了一個裝有堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）的實驗儀器吸收水，減小誤差，
故答案為：堿石灰（氫氧化鈉、氧化鈣等）．

點評 本題是一道綜合性很強的實驗探究題，要求學生具有分析和解決問題的能力，主要是物質探究物質組成和方法的應用，掌握基礎和基本操作是關鍵，難度中等．