Question

13．碳銨是一種較常使用的化肥，它在常溫下易分解．某化學興趣小組對碳銨的成分存在疑問，時行了如下探究．
【定性實驗】檢驗溶液中的陰、陽離子
取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成．再另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，石蕊試紙變藍色．
（1）根據實驗現象，推測碳銨中所含有陰離子可能是HCO₃^-和CO₃^2-；
（2）根據實驗現象，碳銨與足量NaOH溶液加熱反應的離子方程式可能是NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O、HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O（或NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃+CO₃^2-+2H₂O）；
【定量試驗】測定碳銨中C元素和N元素質量比．該興趣小組準確稱取ag碳銨，加熱使之分解，并把產物通入堿石灰中，如圖1所示．

（3）碳銨固體應放在A中進行加熱．
A．試管　　　B．蒸發(fā)皿　　　C．燒瓶　　　　D．坩堝
（4）從安全的角度考慮，尾氣處理的裝置可以選用如圖2A；
（5）若灼燒后沒有固體殘余，稱量U形管在實驗前后的質量差為bg．由此測得N元素的質量是$\frac{14}{17}$（a-b）g．
（6）為了測定碳銨中碳元素的質量，他們設計的實驗方案是將ag碳銨完全溶解于水，加入過量BaCl₂，然后測定生成沉淀質量．請你評價該方案是否合理；不合理（或合理）（填“合理”“不合理”），理由是碳銨中可能含有HCO₃^-不能與BaCl₂產生沉淀所測得碳元素質量分數不準確（或因為碳銨中只含有CO₃^2-加入BaCl₂能完全生成沉淀可準確測得碳元素的質量）．

Answer 1

分析 （1）取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，白色沉淀為碳酸鈣；再另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，石蕊試紙變藍色，則氣體為氨氣；
（2）碳銨與足量NaOH溶液加熱，銨根離子與氫氧根離子、碳酸氫根離子與氫氧根離子反應；
（3）因加熱裝置后連接U形管，以此選擇儀器；
（4）尾氣處理，應防止倒吸；
（5）灼燒后沒有固體殘余，稱量U形管在實驗前后的質量差為bg，則氨氣的質量為（a-b）g；
（6）ag碳銨完全溶解于水，加入過量BaCl₂，然后測定生成沉淀質量，若混有碳酸氫根離子或測量不準確，則不合理；若碳銨中只含有CO₃^2-加入BaCl₂能完全生成沉淀可準確測得碳元素的質量，則合理，以此來解答．

解答 解：（1）取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，白色沉淀為碳酸鈣，鹽中陰離子可能HCO₃^-、CO₃^2-；再另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，石蕊試紙變藍色，則氣體為氨氣，則原固體中含銨根離子，
由上述分析可知，陰離子可能為HCO₃^-、CO₃^2-，
故答案為：HCO₃^-；CO₃^2-；
（2）碳銨與足量NaOH溶液加熱反應的離子方程式可能是NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O、HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O（或NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃+CO₃^2-+2H₂O），
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O、HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O（或NH₄⁺+HCO₃^-+2OH^-=NH₃+CO₃^2-+2H₂O）；
ag碳銨，加熱使之分解，堿石灰增重為水和二氧化碳的質量，尾氣處理為氨氣，
（3）因加熱裝置后連接U形管，則選擇儀器只能為試管，
故答案為：A；
（4）尾氣處理，應防止倒吸，B不能防止倒吸，C中氣體收集時導管應短進，D中為密閉容器可能會炸裂，只有A裝置收集及防倒吸，
故答案為：A；
（5）灼燒后沒有固體殘余，稱量U形管在實驗前后的質量差為bg，則氨氣的質量為（a-b）g，則含N質量為：$\frac{14}{17}$（a-b）g，
故答案為：$\frac{14}{17}$（a-b）g；
（6）ag碳銨完全溶解于水，加入過量BaCl₂，然后測定生成沉淀質量，則：
①不合理，因為碳銨中可能含有HCO₃^-不能與BaCl₂產生沉淀所測得碳元素質量分數不準確；
②合理，因為碳銨中只含有CO₃^2-加入BaCl₂能完全生成沉淀可準確測得碳元素的質量，
故答案為：不合理（或合理）；碳銨中可能含有HCO₃^-不能與BaCl₂產生沉淀所測得碳元素質量分數不準確（或因為碳銨中只含有CO₃^2-加入BaCl₂能完全生成沉淀可準確測得碳元素的質量）．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，題目難度中等，試題綜合性較強，側重分析與實驗能力的綜合考查，注意實驗裝置的作用，尤其注意（6）小題屬于開放性試題，回答“合理”或“不合理”且理由能做出相應解釋均可，有利于學生發(fā)散思維能力的訓練．