Question

某課題小組同學測量液態奶含氮量的實驗過程如下：
原理：液態奶（NH₄）₂SO₄溶液NH₃（NH₄）₂B₄O₇
步驟：
①在燒杯中加入10.00mL液態奶和輔助試劑，加熱充分反應；
②將反應液轉移到大試管中；
③按右圖裝置用水蒸氣將NH₃吹出，并用H₃BO₃溶液吸收（加熱裝置未畫出）；
④取下錐形瓶，滴加指示劑，用0.1000mol?L^-1鹽酸標準液滴定；
⑤重復測定數次，再用10.00mL蒸餾水代替液態奶進行上述操作．
數據記錄如下：

實驗編號	樣品和輔助試劑	消耗鹽酸體積/mL
1	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.45
2	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	25.50
3	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.55
4	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.50
5	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	1.50

回答下列問題：
（1）滴定時（NH₄）₂B₄O₇重新轉化為H₃BO₃，反應的離子方程式為______．
（2）步驟③的實驗裝置中需要加熱的儀器是______（填儀器名稱），長導管的作用是______．
（3）不做空白對照實驗對實驗結果有何影響______（填“無影響”，或“偏高”，或“偏低”）．
（4）計算10.00mL液態奶中的含氮量應代人計算的鹽酸體積是______mL，該液態奶的含氮量______mg?mL^-1．

Answer 1

解：（1）硼的化合價未變化，發生類似復分解反應，反應方程式為（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4 H₃BO₃+2NH₄Cl，反應的離子方程式為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
故答案為：B₄O₇^2-+2H⁺+5H₂O=4H₃BO₃；
（2）加熱圓底燒瓶產生水蒸氣，進入試管中將生成的氨氣吹出；加熱產生水蒸氣，裝置內壓強增加，長導管防止裝置中壓力過大而發生危險，冷卻時防止發生倒吸，起安全管作用，故答案為：圓底燒瓶；防止裝置中壓力過大而發生危險，防止冷卻時發生倒吸，起到安全管的作用；
（3）對照使用目的是消除其他試劑、實驗操作等因素引起的誤差，不做空白對照實驗，消耗的鹽酸量增大，引起實驗結果偏高，故答案為：偏高；
（4）鹽酸的體積為33.45ml+33.55ml+33.50ml 3-1.5ml=32.00ml=0.03200L，令10ml該液態奶的含氮量的質量為mg，則
2N～（NH₄）₂B₄O₇～2HCl
28g 2mol
mg 0.03200L×0.1000mol/L
所以m=28g×0.03200ml×0.1000mol/L 2mol=0.04480g，
該液態奶的含氮量為 =4.480mg/ml；
故答案為：32.00；4.480．
分析：（1）滴加鹽酸（NH₄）₂B₄O₇轉化為H₃BO₃，硼的化合價未變化，發生類似復分解反應，還有氯化銨生成；
（2）圓底燒瓶加熱產生水蒸氣，裝置內壓強增加，防止裝置中壓力過大而發生危險，冷卻時防止發生倒吸，起安全管作用；
（3）實驗組與對照組的無關變量的影響是相等的，這樣通過空白對照實驗，對比實驗的結果，排除無關變量的影響，則可認定為是來自實驗變量的效果，使實驗結果更有說服力；
（4）根據N元素守恒，及滴定反應找出N原子與HCl的關系式，根據關系式計算，注意鹽酸的體積取3次滴定的平均值減去1.5ml（不含奶時消耗鹽酸的體積為1.5ml）．
點評：本題知識涉及元素化合物、實驗原理、化學計算等，側重考查學生對實驗方案理解、元素化合物的知識，難度較大，易錯點為計算液態奶的含氮量時鹽酸體積應為3次滴定的平均值減去1.5ml（不含奶時消耗鹽酸的體積為1.5ml）．