Question

11．空氣是人類最寶貴的自然資源．空氣中氮氣的含量最多，氮氣在高溫、高能量條件下可與某些物質發生反應．圖1是以空氣和其他必要的原料合成氮肥（NH₄HCO₃）的流程．請按要求回答下列問題：
（1）步驟①中可利用氮氣和氧氣的沸點不同分離出氮氣和氧氣．
（2）寫出步驟②中發生反應的化學式表達式3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃．
（3）圖2是化肥碳酸氫銨包裝袋上的部分說明：碳酸氫銨具有的性質是AC（填字母）．
A．易溶于水   B．有揮發性   C．受熱易分解
（4）這種化肥含氮量是否達到16%，化肥中碳酸氫銨的含量是多少？帶著這些問題，興趣小組的同學取了一些化肥樣品，進入實驗室．
【查找資料】①堿石灰能夠吸收水和CO₂，但是不吸收NH₃．
②濃硫酸能吸收NH₃但是不吸收CO₂．
③氨氣溶于水形成氨水
【性質探究】該同學設計了如圖3的實驗裝置：

①用A裝置給碳酸氫銨加熱，裝藥品前，必須進行的一步操作是檢驗裝置氣密性．
②取適量碳酸氫銨加入試管，連接A、C、E裝置，加熱，E中的現象是無色酚酞試液變紅．
③連接A、B裝置，繼續加熱，觀察到試管口的現象是有水滴，B中的現象是變渾濁．
④碳酸氫銨在受熱時發生反應的化學式表達式是NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑．
【含量分析】將裝置A、C、D依次連接，加入20g化肥樣品，加熱至A中固體完全消失．
她稱量裝置D的質量如表：

實驗前D裝置的質量	149g
實驗后D裝置的質量	152.4g

⑤由此分析得知：反應中產生氨氣的質量為3.4g．
⑥通過反應的表達式可以知道：氨氣中氮元素全部來自于碳酸氫銨（假設雜質中不含氮元素），請計算此化肥含氮元素質量分數為14%．
⑦請計算此化肥中碳酸氫銨的純度79%．
⑧20千克的硝酸銨（NH₄NO₃）和這袋化肥的含氮元素質量相等．

Answer 1

分析 （1）根據利用氮氣和氧氣的沸點不同可以分離出氮氣和氧氣進行分析；
（2）根據氫氣和氮氣在一定條件下生成氨氣進行分析；
（3）根據標簽分析硝酸銨的性質；
（4）①根據裝藥品前需要檢查裝置的氣密性進行解答；
②根據無色酚酞遇堿變紅色進行分析；
③根據碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水進行解答；
④根據碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水進行解答；
⑤根據質量守恒定律進行計算；
⑥根據氨氣的質量求出此化肥中氮元素含量；
⑦根據氨氣的質量求出碳酸氫銨的質量，然后計算碳酸氫銨的含量；
⑧根據硝酸銨中氮元素的含量和碳酸氫銨中氮元素的質量進行分析．

解答 解：（1）利用氮氣和氧氣的沸點不同可以分離出氮氣和氧氣；
（2）氫氣和氮氣在一定條件下生成氨氣，化學式表達式為：3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）由標簽中的“防潮防曬”可知，NH₄NO₃易溶于水且受熱易分解，不能說明硝酸銨具有揮發性，故選：AC；
（4）①用A裝置給碳酸氫銨加熱，裝藥品前，必須進行的一步操作是：檢查裝置的氣密性；
②無色酚酞遇堿變紅色，所以取適量碳酸氫銨加入試管，連接A、C、E裝置，加熱，E中的現象是無色酚酞試液變紅；
③碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以觀察到試管口的現象是有水珠出現，B中的現象是澄清石灰水變渾濁；
④碳酸氫銨受熱分解生成氨氣、二氧化碳和水，化學式表達式是：NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
⑤堿石灰能吸收水和二氧化碳，濃硫酸和氨氣反應生成硫酸銨，所以實驗后D裝置增加的質量就是氨氣的質量，所以氨氣的質量為152.4g-149g=3.4g；
⑥化肥含氮元素質量分數為$\frac{3.4g×\frac{14}{17}×100%}{20g}×100%$=14%；
⑦設碳酸氫銨的質量為x．
NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+CO₂↑+H₂O
79        17
x        3.4g
$\frac{79}{17}=\frac{x}{3.4g}$
x=15.8g
此化肥中碳酸氫銨的含量為$\frac{15.8g}{20g}×100%$=79%；
⑧此碳酸氫銨中氮元素含量為：50kg×14%=7kg，硝酸銨中氮元素的含量為$\frac{28}{80}×100%$=35%，$\frac{7kg}{35%}$=20kg，所以20千克的硝酸銨（NH₄NO₃）和這袋化肥的含氮元素質量相等．
故答案為：（1）沸點；
（2）3H₂+N₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）AC；
（4）①檢驗裝置氣密性；
②無色酚酞試液變紅；
③有水滴，變渾濁；
④NH₄HCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O+CO₂↑；
⑤3.4；
⑥14%；
⑦79%；
⑧20．

點評 解答本題要充分理解標簽中提供的信息，并根據物質的性質的區分方法，從而得出正確的結論．