Question

4．如圖是實驗室進行氨氣快速制備與性質(zhì)實驗的組合裝置，部分固定裝置未畫出．

（1）在組裝好裝置之后，應(yīng)進行的操作名稱是檢查裝置的氣密性．
（2）裝置B中盛放的試劑是堿石灰（生石灰或固體NaOH）．
（3）當(dāng)C中固體全部變?yōu)榧t色后，關(guān)閉彈簧夾1，慢慢移開酒精燈，待冷卻后，稱量C中固體質(zhì)量，若反應(yīng)前固體質(zhì)量為16g，反應(yīng)后固體質(zhì)量減少2.4g，則該固體產(chǎn)物的成分是Cu和Cu₂O（用化學(xué)式表示）．從E中逸出液面的氣體可以直接排入空氣中，請寫出在C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH₃+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+2Cu+N₂↑+3H₂O．
（4）關(guān)閉彈簧夾1，打開彈簧夾2，氣體進入F中立即產(chǎn)生白煙，同時發(fā)現(xiàn)G中溶液迅速倒吸流入F中．請寫出產(chǎn)生白煙的化學(xué)方程式：3Cl₂+8NH₃═N₂+6NH₄Cl，迅速發(fā)生倒吸的原因是盛滿氯氣的集氣瓶中因Cl₂與NH₃反應(yīng)生成固體，導(dǎo)致F瓶內(nèi)壓強減小，引起溶液倒吸．
（5）為了證明一水合氨是弱堿，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計如下實驗進行探究．
①甲同學(xué)用pH試紙測得室溫下0.01mol•L^-1氨水的pH為10，則認(rèn)定一水合氨是弱電解質(zhì)，理由是若NH₃•H₂O是強堿，0.01 mol•L^-1氨水的pH應(yīng)為12，而pH=10＜12，故NH₃•H₂O沒有完全電離，故為弱堿．
②乙同學(xué)取出10mL 0.1mol•L^-1氨水，滴入2滴酚酞試液，溶液顯粉紅色，再加入少量NH₄Cl晶體，觀察到溶液顏色變淺，證明一水合氨是弱電解質(zhì)．
③請設(shè)計一個與甲、乙同學(xué)不同的簡單實驗方案，證明一水合氨是弱電解質(zhì)：測NH₄Cl[或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄]溶液的pH，若pH＜7，證明銨根離子可水解，故NH₃•H₂O為弱電解質(zhì)．

Answer 1

分析 （1）該實驗是實驗室進行氨氣快速制備與性質(zhì)實驗，因有氣體參與，需檢查裝置的氣密性；
（2）進入C中硬質(zhì)試管的氨氣應(yīng)干燥，裝置B的作用是干燥氨氣，干燥氨氣用堿石灰；
（3）生成的紅色物質(zhì)可能為Cu₂O、Cu或二者混合物，反應(yīng)前固體質(zhì)量為16g，反應(yīng)后稱重固體質(zhì)量減少2.4g，剩余固體質(zhì)量為16g-2.4g=13.6g，計算剩余固體中Cu、氧元素質(zhì)量確定組成，進而計算n（Cu）：n（O）確定組成；從E中逸出液面的氣體可以直接排入空氣，說明氨氣被氧化為氮氣，同時生成水；
（4）氯氣有強氧化性，氧化氨氣生成N₂，產(chǎn)生白煙，說明生成固體，故還生成NH₄Cl；盛滿氯氣的集氣瓶中因氨氣消耗氯氣生成部分固體，導(dǎo)致內(nèi)壓減小，引起溶液倒吸；
（5）①根據(jù)一定物質(zhì)的量濃度的溶液的pH大小，確定電解質(zhì)的電離程度，進而確定強弱電解質(zhì)；
②如果氨水是弱堿，則存在電離平衡，加入含有相同離子的鹽能改變平衡的移動，則溶液的顏色發(fā)生變化，如果不變化，則證明是強堿；
③利用測定溶液PH判斷溶液呈酸性，證明銨根離子水解證明一水合氨是弱電解質(zhì)，可根據(jù)銨鹽溶液的酸堿性確定一水合氨電解質(zhì)的強弱．

解答 解：（1）該實驗是實驗室進行氨氣快速制備與性質(zhì)實驗，因有氣體參與，需檢查裝置的氣密性，方法為：首先關(guān)閉彈簧夾2和分液漏斗活塞，打開彈簧夾1，在E中裝入水后，然后微熱A，觀察到E中有氣泡冒出，移開酒精燈或松開雙手，E中導(dǎo)管有水柱形成說明裝置氣密性良好，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）進入C中硬質(zhì)試管的氨氣應(yīng)干燥，裝置B的作用是干燥氨氣，干燥氨氣用堿石灰，堿石灰的成分為生石灰或固體NaOH，
故答案為：堿石灰（生石灰或固體NaOH）；
（3）16gCuO中含有Cu元素質(zhì)量為16g×$\frac{64}{80}$=12.8g，含有氧元素質(zhì)量為16g-12.8g=3.2g，反應(yīng)后稱重固體質(zhì)量減少2.4g，剩余固體質(zhì)量為16g-2.4g=13.6g，大于12.8g，故剩余固體含有Cu、O元素，故n（Cu）=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，含有O元素的質(zhì)量為13.6g-12.8g=0.8g，n（O）=$\frac{0.8g}{16g/mol}$=0.05mol，n（Cu）：n（O）=0.2mol：0.05mol=4：1＞2：1，故剩余固體為Cu₂O、Cu，裝置C中黑色固體逐漸變紅，說明有Cu生成，從E中逸出液面的氣體可以直接排入空氣，說明氨氣被氧化為氮氣，同時生成水，C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+2Cu+N₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu和Cu₂O；2NH₃+4CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu₂O+2Cu+N₂↑+3H₂O；
（4）氯氣有強氧化性，氧化氨氣生成N₂，產(chǎn)生白煙，說明生成固體，故還生成NH₄Cl，反應(yīng)方程式為：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl，盛滿氯氣的集氣瓶中因Cl₂與NH₃反應(yīng)生成固體，導(dǎo)致F瓶內(nèi)壓強減小，引起溶液倒吸，
故答案為：3Cl₂+8NH₃=N₂+6NH₄Cl；盛滿氯氣的集氣瓶中因Cl₂與NH₃反應(yīng)生成固體，導(dǎo)致F瓶內(nèi)壓強減小，引起溶液倒吸；
（5）①如果氨水是強堿，0.010mol•L^-1氨水C（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.01}$=10^-12，PH=12，實際上溶液的pH=10＜12，所以氨水是弱堿；
故答案為：若NH₃•H₂O是強堿，0.01 mol•L^-1氨水的pH應(yīng)為12，而pH=10＜12，故NH₃•H₂O沒有完全電離，故為弱堿；
②向氨水中加入氯化銨后，如果氨水是弱電解質(zhì)，則抑制氨水的電離，溶液中氫氧根離子濃度降低，溶液的堿性減弱，則溶液的顏色變淺，則說明氨水存在電離平衡；
故答案為：溶液顏色變淺；
 ③配制0.1mol/L的氯化銨溶液（或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄），將氯化銨溶液[或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄]滴到pH試紙上，測得其pH＜7，說明氯化銨是強酸弱堿鹽，則一水合氨是弱電解質(zhì)，
故答案為：測NH₄Cl[或NH₄NO₃或（NH₄）₂SO₄]溶液的pH，若pH＜7，證明銨根離子可水解，故NH₃•H₂O為弱電解質(zhì)．

點評 本題考查氨氣的性質(zhì)實驗，題目難度中等，根據(jù)氨水濃度與其pH的關(guān)系、稀釋氨水時pH的變化及其強酸鹽的PH確定一水合氨的強弱，知道電解質(zhì)強弱與其電離程度有關(guān)，理解原理是解題的關(guān)鍵，是對知識的綜合考查，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)與分析問題、解決問題的能力．