Question

碳銨是一種較常使用的化肥，它在常溫下易分解。某化學興趣小組對碳銨的成分存在疑問，進行了如下探究。
【定性實驗】檢驗溶液中的陰、陽離子。
取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，石蕊試紙變藍色。
（1）根據實驗現象，推測碳銨中所含有陰離子可能是　　　　和　　　　。
（2）據實驗現象，碳銨與足量NaOH溶液加熱反應的離子方程式可能是　　        　。
【定量實驗】測定碳銨中C元素和N元素質量比。
該興趣小組準確稱取ag碳銨，加熱使之分解，并把產物通入堿石灰中，如下圖所示。

（1）碳銨固體應放在　　　　　中進行加熱。

A．試管

B．蒸發皿

C．燒瓶

D．坩堝

（2）從安全的角度考慮，尾氣處理的裝置可以選用　　　　　　。

　　　　　　　              A          B             C   　　D
（3）若灼燒后沒有固體殘余，稱量U形管在實驗前后的質量差為bg。由此測得N元素的質量是　g。
（4）為了測定碳銨中碳元素的質量，他們設計的實驗方案是將ag碳銨完全溶解于水，加入過量BaCl₂，然后測定生成沉淀質量。請你評價該方案是否合理。　　　　　　　（填“合理”“不合理”），理由是　　　                      　　　　　　　            。

Answer 1

【定性實驗】（1）HCO₃^－、CO₃^2－　　　　（各1分，共2分）
（2）NH₄^＋＋OH^－＝NH₃↑＋H₂O； HCO₃^－＋OH^－＝CO₃^2－＋H₂O
（或NH₄^＋＋HCO₃^－＋2OH^－＝NH₃＋CO₃^2－＋2H₂O）    （2分）
【定量實驗】（1）A　　（2分）（2）A　　 （2分） （3） (a－b)　　　　（2分）
（4）本小題屬于開放性試題，若考生回答“合理”或“不合理”且理由能做出相應解釋，可酌情給分（3分）。例如：考生回答
①不合理，因為碳銨中可能含有HCO₃^－，不能與BaCl₂產生沉淀，所測得碳元素質量分數不準確。
②合理，因為碳銨中只含有CO₃^2－，加入BaCl₂能完全生成沉淀，可準確測得碳元素的質量”。
③不合理；測得的結果不準確。

解析試題分析：【定性實驗】（1）取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成，這說明該氣體應該是二氧化碳，所以碳銨中所含有陰離子可能是HCO₃^－、CO₃^2－。
（2）另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗生成的氣體，石蕊試紙變藍色，這說明該氣體是氨氣，所以碳銨與足量NaOH溶液加熱反應的離子方程式可能是NH₄^＋＋OH^－＝NH₃↑＋H₂O；HCO₃^－＋OH^－＝CO₃^2－＋H₂O或NH₄^＋＋HCO₃^－＋2OH^－＝NH₃＋CO₃^2－＋2H₂O。
【定量實驗】（1）固體灼燒應該放在坩堝或試管中進行，由于需要測量生成的氣體，因此應該放在試管中，答案選A。
（2）尾氣主要是氨氣，氨氣極易溶于水，直接通入中水中吸收容易引起液體倒吸，選項BC容易倒吸，D不符合吸收要求，所以答案選A。
（3）堿石灰吸收的是水和二氧化碳，U形管增加的質量就是水和二氧化碳的質量，則根據原子守恒可知，固體灼燒放出氨氣的質量是（a－b）g，所以根據氮原子守恒可知N元素的質量是 (a－b)。
（4）能和氯化鋇反應的是碳酸鹽，因此如果該物質中含有碳酸氫銨，則是不合理的。因為HCO₃^－不能與BaCl₂產生沉淀，所測得碳元素質量分數不準確；但如果該物質中只有碳酸銨則是合理的，因為加入BaCl₂能完全生成沉淀，可準確測得碳元素的質量”。
考點：考查物質成分探究的實驗方案設計與評價