Question

2．氨氣和氯氣是重要的工業(yè)原料，某興趣小組設計了相關實驗探究它們的某些性質(zhì)．實驗一：用氨氣認識噴泉實驗的原理，并測定電離平衡常數(shù)K（NH₃•H₂O）

（1）檢査圖1的裝置Ⅰ的氣密性的方法是關閉止水夾K，打開分液漏斗的旋塞和蓋子，從分液漏斗往燒瓶中加水，若分液漏斗中形成一段水柱且一段時間不變化，說明氣密性良好．
（2）噴泉實驗結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)三頸燒瓶未充滿水（假如裝置的氣密性良好），原因是氨氣中混有空氣．用堿式滴定管（填儀器名稱）量取25.00mL噴泉實驗后的氨水至錐形瓶中，用0.0500mol/L鹽酸滴定測定氨水的濃度，滴定曲線如圖2所示．下列關于該滴定實驗的說法中正確的是BD（選填字母）．
A．當pH=7.0時，氨水與鹽酸恰好中和 B．選擇酚酞作為指示劑，測定結(jié)果偏低
C．酸式滴定管未用鹽酸潤洗會導致測定結(jié)果偏低D．當 pH=11.0 時，K（NH₃•H₂O）約為2.2×10^-5
實驗二：擬用圖3裝置設計實驗來探究純凈、干燥的氯氣與氨氣的反應．
（3）A中所發(fā)生反應的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
（4）圖3中的裝置連接順序為A→D→F→C→E→B （用大寫字母表示）．若按照正確順序連接實驗裝置后，整套實驗裝置存在的主要缺點是無尾氣處理裝置．
（5）寫出F裝置中的反應的一種工業(yè)用途用氨氣檢驗氯氣管道是否泄漏．
（6）反應完成后，F(xiàn)裝罝中底部有固體物質(zhì)生成．請利用該固體物質(zhì)設計一個實驗方案證明NH₃•H₂O為弱堿（其余實驗用品自選）取F裝置中的固體物質(zhì)溶于水配成溶液，測定溶液的pH，若pH＜7，可證明NH₃•H₂O為弱堿．

Answer 1

分析 （1）通過氣體發(fā)生器與附設的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強時產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（2）集氣時有空氣混入，空氣中氧氣、氮氣不溶于水，則三頸燒瓶未充滿水；氨水溶液呈堿性，用堿式滴定管量取氨水至錐形瓶中；分析不當操作對V（HCl）的影響，結(jié)合c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析；依據(jù)中和滴定計算氨水的物質(zhì)的量濃度，弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)K（NH₃•H₂O）=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$；pH=11的氨水中c（OH^-）=0.001mol/L，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=0.001mol/L，結(jié)合氨水的物質(zhì)的量濃度計算NH₃•H₂O電離平衡常數(shù)K（NH₃•H₂O）．
（3）可用氯化氨與熟石灰制取氨氣；
（4）裝置A制取氨氣，可用氯化氨與熟石灰，D裝置中盛放的堿石灰，用來干燥氨氣；E裝置中盛放的飽和食鹽水，用來除去氯氣中混有的氯化氫氣體；根據(jù)氣體的制備、除雜、混合反應及尾氣吸收的順序安裝反應裝置；
（5）根據(jù)究氯氣與氨氣反應生成氯化銨和氮氣的現(xiàn)象可知F裝置中的反應的一種工業(yè)用途；
（6）根據(jù)氯化銨溶液呈酸性可證明NH₃•H₂O為弱堿．

解答 解：（1）將導管口堵住，向分液漏斗內(nèi)加水，直到分液漏斗內(nèi)形成一段水柱，過一會兒觀察水柱液面的變化，如果不下降證明嚴密，
故答案為：關閉止水夾 K，打開分液漏斗的旋塞和蓋子，從分液漏斗往燒瓶中加水，若分液漏斗中形成一段水柱且一段時間不變化，說明氣密性良好；
（2）氨氣極易溶于水，全為氨氣可充滿燒瓶，若混有空氣，水不能充滿；用堿式滴定管量取氨水至錐形瓶中；
A．當pH=7.0時，氨水與鹽酸恰好中和，則由c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析可知，V（HCl）小，氨水與鹽酸未能恰好中和，故A不選；
B．選擇酚酞作為指示劑，測定結(jié)果偏低，則由c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析可知，V（HCl）小，則測定結(jié)果偏低，故B選；
C．酸式滴定管未用鹽酸潤洗會導致測定結(jié)果偏低，則由c（氨水）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$分析可知，V（HCl）大，則測定結(jié)果偏高，故C不選；
D．當 pH=11.0 時，K（NH₃•H₂O）約為2.2×10^-5．
設氨水的物質(zhì)的量濃度為c，則：c×20mL=0.05000mol/L×22.40mL，解得C（NH₃•H₂O）=0.045mol/L，弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)K（NH₃•H₂O）=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$，pH=11的氨水中c（OH^-）=0.001mol/L，c（OH^-）≈c（NH₄⁺）=0.001mol/L，則：K（NH₃•H₂O）=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{H}_{4}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{0.001×0.001}{0.045}$=2.2×10^-5；故D選；
故答案為：氨氣中混有空氣；堿式滴定管；BD
（3）可用裝置A制取氨氣，發(fā)生反應的化學方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（4）裝置A制取氨氣，可用氯化氨與熟石灰，D裝置中盛放的堿石灰，用來干燥氨氣；E裝置中盛放的飽和食鹽水，用來除去氯氣中混有的氯化氫氣體；C裝置用來干燥氯氣，然后在F中混合反應，則連接順序為A→D→F→C→E→B，整套實驗裝置存在的主要缺點是無尾氣處理裝置，
故答案為：A→D→F→C→E→B；無尾氣處理裝置；
（5）根據(jù)究氯氣與氨氣反應8NH₃+3Cl₂═6NH₄Cl+N₂的現(xiàn)象可知F裝置中的反應的一種工業(yè)用途是用氨氣檢驗氯氣管道是否泄漏，
故答案為：用氨氣檢驗氯氣管道是否泄漏；
（6）根據(jù)氯化銨溶液呈酸性，設計證明NH₃•H₂O為弱堿實驗方案為：取 F 裝置中的固體物質(zhì)溶于水配成溶液，測定溶液的 pH，若 pH＜7，可證明 NH₃•H₂O 為弱堿，
故答案為：取 F 裝置中的固體物質(zhì)溶于水配成溶液，測定溶液的 pH，若 pH＜7，可證明 NH₃•H₂O 為弱堿．

點評 本題考查了氨氣的制備和噴泉實驗的設計、電離常數(shù)的計算，明確噴泉實驗原理和氨氣的性質(zhì)是解題關鍵，注意電離平衡常數(shù)表達式的書寫，題目難度中等