Question

為了探究某化肥廠生產的硫酸銨化肥品質，實驗小組的同不展開拓展研究．

【查閱資料】
①下表是硫酸銨化肥品質的主要指標．

指標項目	優等品	一等品	合格品
外觀	白色結晶，無可見機械雜質	無可見機械雜質
氮（N）含量	≥21.0%	≥20.7%	≥20.5%

②氨氣極易溶于水，其水溶液為氨水，呈堿性．
③已知：（NH₄）₂SO₄+2NaOH

△   .

Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O
【觀察外觀】該硫酸銨化肥無可見機械雜質．
【實驗探究】按如圖所示裝置進行實驗．
（1）實驗過程中，為使硫酸銨充分反應完全轉化為NH₃，則需往燒瓶中加入足量濃氫氧化鈉溶液并充分加熱．
（2）如圖1裝置A與實驗室制取二氧化碳的裝置比較最大的區別是

 

，燒杯中盛放的試劑稀硫酸可以吸收氨氣，兩者通過化合反應生成一種鹽，寫出化學方程式

 

．
【交流討論】
（1）甲同學認為：應在實驗裝置中A、B裝置間加裝一個干燥裝置，該干燥裝置中的干燥劑為

 

【A、濃硫酸B、堿石灰（氫氧化鈉和氧化鈣固體混合物）】，否則根據實驗測得的數據，計算硫酸銨化肥的含氮量可能

 

（填“偏高”或“偏低”）．
（2）乙同學認為：改進后的實驗裝置為增加氨氣的吸收效果可將B裝置改進為：

 

．
（經過大家充分討論后，對實驗裝置進行了改進，重新進行實驗．）
【探究結論】稱取13.5g硫酸銨化肥樣品，取20%氫氧化鈉溶液用最終改進后的實驗裝置重新進行實驗，（雜質不反應也不溶于水），經數據處理釋放出氨氣的質量與反應時間如圖2所示．通過計算可知該化肥樣品中氮元素的質量分數為

 

，則該化肥的等級為

 

．

Answer 1

分析：【實驗探究】（2）對比實驗室制取二氧化碳的發生裝置與圖示制取氨氣的發生裝置，判斷兩裝置的不同；根據對氨氣性質的描述，判斷氨氣與硫酸反應，寫出反應的化學方程式；
【交流討論】（1）根據干燥劑選用原則，結合氨氣的性質，判斷干燥氨氣所應選擇的干燥劑；分析不使用干燥劑對測量數據的影響，判斷對最終結果的影響；
（2）根據氨氣的吸收效果與氨氣與濃硫酸的接觸面積有關，分析為增大接觸面積對儀器的要求，判斷可替換的儀器；
【探究結論】根據硫酸銨與氫氧化鈉的反應，可得硫酸銨中氮元素質量與反應放出氨氣中氮元素質量相同，由曲線可得反應放出氨氣的質量，利用氨氣中氮元素質量計算樣品中氮元素的質量分數，并把此數據與品質指標對比，確定化肥的等級．

解答：解：【實驗探究】（2）圖示的發生裝置與制取二氧化碳的發生裝置相對比，該裝置比二氧化碳的發生裝置多了加熱裝置；根據稀硫酸可以吸收氨氣，兩者通過化合反應生成一種鹽，該鹽應為硫酸根與銨根組成的硫酸銨，反應的化學方程式為H₂SO₄+2NH₃ =（NH₄）₂SO₄；
【交流討論】（1）氨氣遇水可形成呈堿性的氨水，可與酸性干燥劑發生反應，因此干燥氨氣不能選擇濃硫酸而只能選擇呈堿性的堿石灰；若不使用干燥劑，硫酸吸收混在氣體中的水而使所測量的值偏大，即把吸收水的質量當作了氨氣的質量，因此會導致含氮量的結果偏高；
（2）為了增大氨氣與硫酸的接觸面積，可把裝置中的干燥管換成漏斗，增加氨氣的吸收效果；
【探究結論】根據曲線可知，完全反應放出氨氣的質量為3.4g，則氨氣中氮元素的質量=3.4g×

14

17

×100%=2.8g，則該化肥樣品中氮元素的質量分數=

2.8g

13.5g

×100%=20.7%；所以，該化肥為一等品；

故答案為：
【實驗探究】（2）是否需要加熱；H₂SO₄+2NH₃ =（NH₄）₂SO₄（或H₂SO₄+NH₃ =NH₄HSO₄）；
【交流討論】（1）B；偏高；（2）將干燥管換為漏斗；
【探究結論】20.74%；一等品．

點評：選用干燥劑的基本原則就是所選干燥劑不能與被干燥氣體反應，干燥過程中不能引入新物質．一般的說，酸性干燥劑不能干燥堿性氣體，可以干燥酸性氣體及中性氣體；堿性干燥劑不能干燥酸性氣體，可以干燥堿性氣體及中性氣體；中性干燥劑可以干燥各種氣體．