Question

2．為提高氯化銨的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，我國化學(xué)家設(shè)計(jì)了利用氫氧化鎂熱分解氯化銨制氨氣并得到堿式氯化鎂（MgOHCl）的工藝．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制備氨氣，并測定氨分子中氮、氫原子的個(gè)數(shù)比．

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開開關(guān)K，用制得的氨氣排盡裝置中的空氣后再關(guān)閉K，并立即加熱氧化銅．反應(yīng)完成后，黑色的氧化銅轉(zhuǎn)化為紅色的銅．
請回答下列問題：
（1）寫出用氫氧化鎂和氯化銨反應(yīng)制備氨氣的化學(xué)方程式：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O．
（2）裝置B和D中的藥品相同，你認(rèn)為是堿石灰（或生石灰或NaOH）．
（3）裝置E的干燥管中收集到的氣體的化學(xué)式是N₂．
（4）氫氧化鎂和氯化銨反應(yīng)過程中，溫度低時(shí)固體產(chǎn)物中會混有氫氧化鎂雜質(zhì)，溫度高時(shí)會混有氧化鎂雜質(zhì)，該同學(xué)為測定堿式氯化鎂中混有的雜質(zhì)成分，進(jìn)行如下操作：準(zhǔn)確稱取2，914g生成物，加入硝酸至固體完全溶解后，將溶液分成兩等份，其中一份用EDTA溶液滴定，測得Mg²⁺的質(zhì)量為0.48g，另一份用1.0mol•L^-1的AgNO₃溶液滴定，消耗AgNO₃溶液的體積為18mL，則堿式氯化鎂中混有的雜質(zhì)是MgO（填化學(xué)式）．
（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)原理，該同學(xué)設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)方案測定氨分子中氮和氫的原子個(gè)數(shù)比，并列出表達(dá)示為$\frac{5V}{7（{m}_{1}-{m}_{2}）}$，其中m₁是反應(yīng)前氧化銅的質(zhì)量，V是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下裝置E中測出的氣體體積，則m₂表示的是氧化銅反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量．

Answer 1

分析 利用氫氧化鎂熱分解氯化銨制氨氣并得到堿式氯化鎂（MgOHCl），用干燥后的氨氣還原氧化銅得氮?dú)夂退�，水被D裝置中的堿石灰吸收，用E裝置測量產(chǎn)生氮?dú)獾捏w積，根據(jù)氧化銅中氧元素的質(zhì)量等于生成的水中氧元素的質(zhì)量，進(jìn)而確定氫元素地質(zhì)量，根據(jù)氮?dú)獾捏w積計(jì)算出氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，從而求出氮原子的個(gè)數(shù)，根據(jù)氫、氮的質(zhì)量比可計(jì)算出物質(zhì)的量之比，進(jìn)而確定氮、氫原子的個(gè)數(shù)比，據(jù)此答題．

解答 解：利用氫氧化鎂熱分解氯化銨制氨氣并得到堿式氯化鎂（MgOHCl），用干燥后的氨氣還原氧化銅得氮?dú)夂退�，水被D裝置中的堿石灰吸收，用E裝置測量產(chǎn)生氮?dú)獾捏w積，根據(jù)氧化銅中氧元素的質(zhì)量等于生成的水中氧元素的質(zhì)量，進(jìn)而確定氫元素地質(zhì)量，根據(jù)氮?dú)獾捏w積計(jì)算出氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量，從而求出氮原子的個(gè)數(shù)，根據(jù)氫、氮的質(zhì)量比可計(jì)算出物質(zhì)的量之比，進(jìn)而確定氮、氫原子的個(gè)數(shù)比，
（1）根據(jù)元素守恒可知，用氫氧化鎂和氯化銨反應(yīng)制備氨氣的化學(xué)方程式為Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgOHCl+NH₃↑+H₂O；
（2）根據(jù)上面分析可知，裝置B和D中的藥品都是堿石灰（或生石灰或NaOH），
故答案為：堿石灰（或生石灰或NaOH）；
（3）根據(jù)上面分析可知，裝置E的干燥管中收集到的氣體是氮?dú)�，化學(xué)式是N₂，
故答案為：N₂；
（4）準(zhǔn)確稱取2.914g生成物，加入硝酸至固體完全溶解后，將溶液分成兩等份，其中一份用EDTA溶液滴定，測得Mg²⁺的質(zhì)量為0.48g即0.02mol，另一份用1.0mol•L^-1的AgNO₃溶液滴定，消耗AgNO₃溶液的體積為18mL，則Cl^-的物質(zhì)的量為0.018mol，所以在2.914g生成物中含有Mg²⁺0.04mol，Cl^-的物質(zhì)的量為0.036mol，所以MgOHCl的物質(zhì)的量為0.036mol，雜質(zhì)的質(zhì)量為2.914g-0.036×76.5g=0.16g，其中Mg²⁺的質(zhì)量為（0.04-0.036）×24g=0.096g，即0.004mol，則氧元素的物質(zhì)的量為$\frac{0.16-0.096}{16}$mol=0.004mol，所在在雜質(zhì)中鎂元素與氧元素的物質(zhì)的量之比為0.004：0.004=1：1，所以雜質(zhì)為MgO，
故答案為：MgO；
（5）m₁是反應(yīng)前氧化銅的質(zhì)量，V是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下裝置E中測出的氣體體積，設(shè)反應(yīng)后的氣閥經(jīng)銅的質(zhì)量為x，則氧元素的質(zhì)量為m₁-x，氧元素的物質(zhì)的量為$\frac{{m}_{1}-x}{16}$，所以氫元素的物質(zhì)的量為2×$\frac{{m}_{1}-x}{16}$，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為$\frac{V}{22.4}$，所以氮元素的物質(zhì)的量為2×$\frac{V}{22.4}$，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，氨分子中氮和氫的原子個(gè)數(shù)比為2×$\frac{V}{22.4}$：2×$\frac{{m}_{1}-x}{16}$=$\frac{5V}{7（{m}_{1}-x）}$，與$\frac{5V}{7（{m}_{1}-{m}_{2}）}$比較可知，x即為m₂，所以m₂表示的是氧化銅反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量，
故答案為：氧化銅反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量．

點(diǎn)評 本題考查了測量物質(zhì)的含量，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，主要是物質(zhì)探究物質(zhì)組成和方法的應(yīng)用，題目難度中等．