Question

氮肥NH₄HCO₃、（NH₄）₂SO₄、NH₄NO₃等是在農業生產中不可缺少的肥料．
Ⅰ．小明發現家中施用的碳酸氫銨（NH₄HCO₃）減少了，并聞到一股刺激性的氣味．他很好奇，于是和同學們進行探究，請你一同參與：
提出問題：碳酸氫銨減少的原因是什么？
猜想假設：碳酸氫銨受熱易分解，產物可能為水、二氧化碳、氨氣．
實驗設計：小明設計了如右圖所示的裝置進行實驗（實驗裝置中的鐵架臺省略）．
（1）根據現象

 

，證明實驗后生成了水和氨氣．
（2）裝置B中澄清石灰水

 

，證明產物中有二氧化碳生成．
（3）小紅同學認為若將裝置B中澄清石灰水改為NaOH溶液，再經過某實驗操作，也可以證明碳酸氫銨分解后有二氧化碳生成，請你幫她設計完成實驗：

實驗步驟	實驗現象	反應的化學方程式

實驗結論：碳酸氫銨受熱易分解，其反應的化學方程式為

 

．
實驗反思：根據以上實驗，你認為化肥碳酸氫銨在保存時應注意的問題是

 

．
Ⅱ．小亮為了檢驗家里購買的硫酸銨化肥是否合格，他稱取27.5g化肥樣品與足量濃燒堿溶液加熱，產生的氨氣用100.0g廢硫酸吸收．測得吸收氨氣的溶液總質量m與反應時間t的變化如右下圖所示．所涉及的反應為：（NH₄）₂SO₄+2NaOH

△   .

Na₂SO₄+2H₂O+2NH₃↑； 2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄．
請計算：（1）完全反應后產生氨氣

 

g．
（2）該化肥的含氮量為

 

（精確到0.1%），則這種化肥屬于

 

 （填：“合格”或“不合格”．合格硫酸銨含氮量為20%以上）產品．
（3）請計算廢硫酸中硫酸的質量分數，計算過程：
（4）若實驗過程中氨氣被完全吸收，但該實驗測得硫酸銨化肥的含氮量高于實際值，其原因是

 

．

Answer 1

分析：I、實驗設計：（1）分析裝置圖，判斷裝置中各部分可能出現的現象，分析得能證明分解生成氨氣和水所觀察到的現象；
（2）B裝置試管內的澄清石灰水可以檢驗是否產生氣體二氧化碳；
（3）若改用氫氧化鈉溶液吸收，由于二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉而無明顯現象，因此，通過檢驗溶液中含有碳酸鈉的方法，也可檢驗反應放出了二氧化碳；
實驗結論：總結以上實驗，判斷碳酸氫銨分解生成的產物，寫出反應的化學方程式；
實驗反思：根據實驗探，歸納出碳酸氫銨的性質，判斷保存方法；
II、（1）根據吸收氨氣的溶液總質量m與反應時間t的變化關系圖，可知完全反應后溶液總質量為106.8g，與反應前100g硫酸的質量差即為所吸收氨氣的質量；
（2）根據氨氣的質量計算氨氣中氮元素的質量，即樣品中氮元素的質量，氮元素與樣品的質量比可計算該化肥的含氮量，與標準比較判斷是否合格；
（3）廢硫酸中硫酸的質量分數=

硫酸質量

廢硫酸的質量100.0g

×100%，其中硫酸的質量，根據反應的化學方程式可由吸收氨氣的質量計算求得；
（4）分析實驗中濃硫酸可能吸收的物質，判斷造成實驗測得硫酸銨化肥的含氮量高于實際值的原因．

解答：解：I、實驗設計：（1）若置于試管口處的干燥的紅色石蕊試紙變藍色，根據氨氣遇水呈現堿性，可判斷分解生成了水和氨氣；
（2）若觀察到裝置B試管內澄清石灰水就渾濁，說明反應放出二氧化碳氣體；
（3）利用碳酸鈉能與鹽酸反應放出二氧化碳氣體，取反應后試管B溶液滴加稀鹽酸，若觀察到有氣體放出可說明溶液中含有碳酸鈉，則證明分解放出了二氧化碳與氫氧化鈉反應生成了碳酸鈉；
實驗結論：根據以上實驗可說明，碳酸氫銨受熱分解生成了水、氨氣、二氧化碳，因此反應的化學方程式為：NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
實驗反思：由于碳酸氫銨受熱能發生分解，因此保存碳酸氫銨時應放在避光的陰涼處密封保存；
II、（1）根據吸收氨氣的溶液總質量m與反應時間t的變化關系圖可知，完全反應后產生氨氣=106.8g-100.0g=6.8g；
（2）該化肥的含氮量=

6.8g× 14 17 ×100%

27.5g

×100%=20.4%＞20%，則這種化肥屬于合格品；
（3）設廢硫酸中純硫酸的質量為x．
2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄
34    98
6.8g   x

34

6.8g

=

98

x

x=

6.8g×98

34

=19.6g
廢硫酸中硫酸的質量分數=

19.6g

100.0g

×100%=19.6%
答：廢硫酸中硫酸的質量分數為19.6%；
（4）濃硫酸具有吸水性，分解產生的水被濃硫酸吸收，導致所測得氨氣質量偏大；
故答案為：
Ⅰ、【實驗設計】（1）干燥的紅色石蕊試紙變藍；
（2）變渾濁；
（3）

實驗步驟	實驗現象	反應的方程式
取裝置B中溶液少許，滴加稀鹽酸（或氯化鈣或氫氧化鋇溶液等）	產生氣泡 （其它對應現象）	Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O （其它對應方程式）

其它合理答案均可
【實驗結論】NH₄HCO₃

△   .

NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
【實驗反思】避光、避熱、密封等；
Ⅱ、計算：
（1）6.8g；
（2）20.4%；合格；
（3）廢硫酸中硫酸的質量分數為19.6%．
（4）加熱反應產生的水蒸汽被廢硫酸吸收，導致所測吸收液質量比只吸收氨氣大．

點評：本題為實驗探究與化學計算的綜合，難度相當大，解答時應注意讀懂題意，運用基礎知識逐步進行分析，切勿被過多的文字信息所困擾．