Question

蛋白質主要由氨基酸組成，平均含氮量（質量分數）為16%左右．國際通行的檢測蛋白質的方法是“凱式定氮法”--以測出的含氮量乘以一定系數來估算蛋白質的含量．幾年前，由于某些不合格奶粉和偽劣奶粉中蛋白質含量不達標，導致了安徽阜陽“大頭娃娃”事件的發(fā)生，此事曝光后，不法分子鉆“凱式定氮法”的檢測漏洞，通過在奶制品中添加含氮量高達66.7%的三聚氰胺（C₃H₆N₆）來造成蛋白質含量達標的假象，由此又導致了石家莊三鹿“問題奶粉”事件的發(fā)生．
（1）若蛋白質的含氮量以16%計，則“凱式定氮法”中以含氮量來估算蛋白質含量所乘以的系數應為

 

．
（2）凱式定氮法的主要原理為：將樣品與硫酸和催化劑一起加熱，使蛋白質分解，產生的氨用硼酸吸收后再以鹽酸標準溶液滴定，根據酸的消耗量乘以換算系數，即為蛋白質含量．某課外活動小組同學測定液態(tài)奶含氮量的實驗過程如下：

其具體步驟如下：
Ⅰ．在燒杯中加入10.00mL液態(tài)奶和輔助試劑，加熱充分反應；
Ⅱ．將反應液轉移到大試管中；
Ⅲ．按如圖裝置向大試管中加入10.00mL 40%的NaOH溶液，再用水蒸氣將生成的NH₃吹出，并用H₃BO₃溶液吸收吹出的NH₃（加熱裝置未畫出）；

Ⅳ．取下錐形瓶，滴加指示劑，用0.1000mol/L鹽酸標準液滴定；
Ⅴ．重復測定兩次，再用10.00mL蒸餾水代替液態(tài)奶進行上述操作．
有關數據記錄如下：

編號	樣品和輔助試劑	消耗鹽酸體積
1	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.45mL
2	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.55mL
3	10.00mL液態(tài)奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.50mL
4	10.00mL蒸餾水、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	1.50mL

請回答下列問題：
①在步驟Ⅲ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

 

，大試管中所發(fā)生反應的離子方程式是

 

，冷卻水應從

 

（填字母代號）口進入．
②設計4號空白對照實驗的目的是

 

．
③滴定時（NH₄）₂B₄O₇重新轉化為H₃BO₃，反應的化學方程式為

 

．
④計算10.00mL液態(tài)奶中的含氮量應代入計算式的鹽酸體積是

 

 mL，該液態(tài)奶的含氮量為

 

 mg/mL．

Answer 1

分析：（1）根據蛋白質中含氮量計算出系數；
（2）①根據反應原理判斷需要加熱的儀器；根據反應裝置壓力過大可能會發(fā)生危險及冷卻時可能發(fā)生倒吸現(xiàn)象進行判斷長導管的作用；大試管中硫酸銨中的銨離子與氫氧化鈉溶液反應生成氨氣，據此寫出反應的離子方程式；根據冷凝管采用逆向通水判斷；
②根據4號空白對照實驗能夠消除其它試劑、實驗操作等因素引起的誤差解答；
③根據反應物為（NH₄）₂B₄O₇和氯化氫，生成為硼酸和氯化銨寫出反應的化學方程式；
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）．

解答：解：（1）蛋白質的含氮量為16%，則以含氮量來估算蛋白質含量所乘以的系數應為：

1

16%

=6.25，
故答案為：6.25；  
（2）①凱式定氮法的主要原理為：將樣品與硫酸和催化劑一起加熱，使蛋白質分解，所以需要加熱的是蒸餾燒瓶；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(fā)生危險，冷卻時防止發(fā)生倒吸，起安全管作用；根據反應原理，大試管中硫酸銨與氫氧化鈉溶液反應生成氨氣，反應的離子方程式為：NH₄⁺+OH^-

高溫  .

NH₃↑+H₂O；冷凝管的通水方向應該為逆向通水，即從B進水，
故答案為：圓底燒瓶；安全管（或：防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險；防止冷卻時發(fā)生倒吸）；NH₄⁺+OH^-

高溫  .

NH₃↑+H₂O；B；
②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：消除其它試劑、實驗操作等因素引起的誤差；
③滴定時（NH₄）₂B₄O₇重新轉化為H₃BO₃，同時反應生成了氯化銨，反應的化學方程式為：（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4H₃BO₃+2NH₄Cl，
故答案為：（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4H₃BO₃+2NH₄Cl；
④鹽酸的體積為：

33.45ml+33.55ml+33.50ml

3

-1.5ml=32.00ml=0.03200L，設10ml該液態(tài)奶的含氮量的質量為mg，則
2N～（NH₄）₂B₄O₇～2HCl
28g             2mol
mg        0.03200L×0.1000mol/L
則m×2mol=28g×0.03200L×0.1000mol/L，
解得：m=0.0448g=44.8mg，
該液態(tài)奶的含氮量為

44.8mg

10mL

=4.480mg/mL；
故答案為：32.00；4.480．

點評：本題考查了蛋白質中含氮量測定方法，題目難度較大，試題涉及了元素化合物、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(tài)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）．