Question

11．NH₃及其鹽都是重要的化工原料．
（1）用NH₄Cl和Ca（OH）₂制備NH₃的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；該反應發生、氣體收集和尾氣處理裝置如圖1依次為BDE；
（2）按如圖2裝置進行NH₃性質實驗．先打開旋塞1，B瓶中的現象是產生白色的煙，穩定后，關閉旋塞1．再打開旋塞2，B瓶中的現象是燒杯中的石蕊溶液會倒吸入B瓶，且溶液變為紅色；
（3）寫出NH₄Cl溶液水解的離子方程式NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
設計實驗，探究某一種因素對溶液中NH₄Cl水解程度的影響．
限選試劑與儀器：固體NH₄Cl、蒸餾水、250mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計、溫度計、恒溫水浴槽（可調控溫度）
①實驗目的：探究溫度對溶液中NH₄Cl水解程度的影響；
②設計實驗方案，擬定實驗表格，完整體現實驗方案（列出能直接讀取數據的相關物理量及需擬定的數據，數據用字母表示；表中“V（溶液）”表示所配制溶液的體積）．

物理量 實驗序號	V（溶液）/mL	NH4Cl質量/g	溫度/℃	pH	…
1	250	m	T1	X	…
2	250	m	T2	Y	…

③按實驗序號1所擬數據進行實驗，若讀取的待測物理量的數值為X，則NH₄Cl水解反應的平衡轉化率為$\frac{1{0}^{-X}×0.25×53.5}{m}$（只列出算式，忽略水自身電離的影響）．

Answer 1

分析 （1）NH₄Cl和Ca（OH）₂在加熱條件下生成氨氣、氯化鈣和水；依據反應物狀態和條件選擇發生裝置，依據氨氣易溶于水，密度小于空氣密度選擇收集裝置，依據氨氣極易溶于水選擇尾氣處理裝置；
（2）氯化氫與氨氣反應生成固體氯化銨；氨氣溶于水生成一水合氨，一水合氨電離生成氫氧根離子和銨根離子，溶液顯堿性；
（3）氨根離子為弱堿陽離子，水解生成一水合氨和氫離子；
①根據影響NH₄Cl水解的因素以及題干提供的限選試劑與儀器分析；
②氯化銨為強酸弱堿鹽，水解溶液呈酸性，所配制溶液的體積，根據溫度不同，鹽類水解后PH不同，進行設計表格數據；
③讀取的待測物理量的數值為X，X為PH值，PH=-lgc（H⁺）可求算出氫離子濃度，根據NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，求解NH₄Cl水解反應的平衡轉化率．

解答 解：（1）NH₄Cl和Ca（OH）₂在加熱條件下生成氨氣、氯化鈣和水，化學方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；反應物為固體與固體和反應條件為加熱，所以選擇B發生裝置，氨氣易溶于水，密度小于空氣密度應選擇向下排空氣法收集，所以選擇D收集裝置，氨氣極易溶于水，可以用水吸收，注意防止倒吸的發生，可選擇E做尾氣處理裝置；
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；BDE；
（2）氯化氫與氨氣反應生成白色固體氯化銨，所以看到現象為：產生白色的煙；
氨氣溶于水生成一水合氨，一水合氨電離生成氫氧根離子和銨根離子，溶液顯堿性，所以看到現象為：燒杯中的石蕊溶液會倒吸入B瓶，且溶液變為紅色；
故答案為：產生白色的煙；燒杯中的石蕊溶液會倒吸入B瓶，且溶液變為紅色；
（3）氨根離子為弱堿陽離子，水解生成一水合氨和氫離子，水解的離子方程式：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
①鹽類水解，水解離子濃度越大，水解程度越小，鹽類水解為吸熱反應，溫度越高，水解程度越大，根據題干提供的限選試劑與儀器中的溫度計、恒溫水浴槽（可調控溫度），可選擇溫度不同對鹽類水解的影響，
故答案為：溫度；
②根據①可知，該實驗為探究溫度對氯化銨水解的影響，氯化銨為強酸弱堿鹽，水解溶液呈酸性，所以可根據不同溫度下，水解的溶液的pH進行判斷，所配制溶液的體積都為100mL，m（NH₄Cl）相同都為m g，溫度不同，分別為T₁℃、T₂℃，分別測水解后pH；
故答案為：

物理量 實驗序號	V（溶液）/mL	NH4Cl質量（g）	溫度（℃）	pH	…
1		m	T1		…
2		m	T2	Y	…

③讀取的待測物理量的數值為X，X為pH值，pH=-lgc（H⁺），c（H⁺）=10^-Xmol/L，NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，水解的氯化銨的物質的量為n（NH₄Cl）=c（H⁺）×V=10^-X×0.25mol，則NH₄Cl水解反應的平衡轉化率為：$\frac{\frac{1{0}^{-X}×0.25mol}{mg}}{53.5g/mol}$×100%=$\frac{1{0}^{-X}×0.25×53.5}{m}$×100%；
故答案為：$\frac{1{0}^{-X}×0.25×53.5}{m}$．

點評 本題考查了氨的制備以及銨鹽的性質，掌握實驗室制取氨氣的原理以及銨鹽的水解規律是解答的關鍵，題目難度不大．