Question

Ⅰ．硬鋁廢料（含90%鋁、2.5%鎂、7.5%銅）可以制取明礬KAl（SO₄）₂．12H₂O，某探究小組設計了下列實驗．

請回答以下問題：
（1）寫出步驟③的離子方程式______．
（2）步驟④包括三個環節，分別是______、冷卻結晶、______．
（3）步驟⑤不直接用水洗的原因是______．
Ⅱ．某課題小組同學測量液態奶含氮量的實驗過程如下：
原理：液態奶（NH₄）₂SO₄溶液NH₃（NH₄）₂B₄O₇溶液→用標準鹽酸滴定
步驟：
①在燒杯中加入10.00mL液態奶和輔助試劑，加熱充分反應；
②將反應液轉移到大試管中；
③按如下裝置用水蒸氣將NH₃吹出，并用H₃BO₃溶液吸收（加熱裝置未畫出）；

④取下錐形瓶，滴加指示劑，用0.1000mol?L^-1鹽酸標準液滴定；
⑤重復測定兩次，再用10.00mL蒸餾水代替液態奶進行上述操作．
數據記錄如下：

實驗編號	樣品和輔助試劑	消耗鹽酸 體積（mL）
1	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.45
2	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.55
3	10.00mL液態奶、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	33.50
4	10.00mL蒸餾水、0.2g催化劑、20mL濃硫酸	1.50

回答下列問題：
（1）滴定時（NH₄）₂B₄O₇重新轉化為H₃BO₃，反應的化學方程式為______．
（2）步驟③的實驗裝置中需要加熱的儀器是______（填儀器名稱），長導管的作用是______．
（3）設計4號空白對照實驗的目的是______．
（4）計算該液態奶的含氮量為______mg?mL^-1．

Answer 1

解：Ⅰ．（1）氫氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和水，離子方程式為Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；
（2）向硫酸鋁溶液中加入硫酸鉀，得混合溶液，通過蒸發、結晶、過濾制得明礬，故答案為：蒸發；過濾；
（3）明礬在酒精中的溶解度小，用酒精洗滌減少產品的損失，故答案為：減少產品的損失；
Ⅱ．（1）硼的化合價未變化，發生類似復分解反應，反應方程式為（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4 H₃BO₃+2NH₄Cl，
故答案為：（NH₄）₂B₄O₇+2HCl+5H₂O=4 H₃BO₃+2NH₄Cl；
（2）加熱圓底燒瓶產生水蒸氣，進入試管中將生成的氨氣吹出；加熱產生水蒸氣，裝置內壓強增加，長導管防止裝置中壓力過大而發生危險，冷卻時防止發生倒吸，起安全管作用，
故答案為：圓底燒瓶；安全管；
（3）對照使用目的是消除其他試劑、實驗操作等因素引起的誤差，故答案為：消除其他試劑、實驗操作等因素引起的誤差；
（4）鹽酸的體積為-1.5ml=32.00ml=0.03200L，
令10ml該液態奶的含氮量的質量為mg，則
2N～（NH₄）₂B₄O₇～2HCl
28g 2mol
mg 0.03200L×0.1000mol/L
所以m=28g×=0.04480g，
該液態奶的含氮量為=4.48mg/ml，
故答案為：4.48．
分析：Ⅰ．（1）硬鋁中鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，故溶液甲含有偏鋁酸鈉，向溶液甲中加入硫酸，調溶液放熱pH值，偏鋁酸根與氫離子反應，生成氫氧化鋁沉淀，所以固體乙為氫氧化鋁，向固體乙加入硫酸，氫氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和水；
（2）丙溶液含有硫酸鋁，向其中加入硫酸鉀，得混合溶液，通過蒸發、結晶、過濾制得明礬；
（3）明礬在酒精中的溶解度小，用酒精洗滌減少產品的損失；
Ⅱ．（1）滴加鹽酸（NH₄）₂B₄O₇轉化為H₃BO₃，硼的化合價未變化，發生類似復分解反應，還有氯化銨生成；
（2）用水蒸氣將NH₃吹出，所以加熱圓底燒瓶產生水蒸氣，進入試管中將生成的氨氣吹出；
加熱產生水蒸氣，裝置內壓強增加，防止裝置中壓力過大而發生危險，冷卻時防止發生倒吸，起安全管作用；
（3）實驗組與對照組的無關變量的影響是相等的，這樣通過空白對照實驗，對比實驗的結果，排除無關變量的影響，則可認定為是來自實驗變量的效果，使實驗結果更有說服力；
（4）根據N元素守恒，及滴定反應找出N原子與HCl的關系式，根據關系式計算，注意鹽酸的體積取3次滴定的平均值減去1.5ml（不含奶時消耗鹽酸的體積為1.5ml）．
點評：本題知識涉及元素化合物、實驗原理、化學計算等，側重考查學生對實驗方案理解、元素化合物的知識，難度較大．易錯點為計算液態奶的含氮量時鹽酸體積應為3次滴定的平均值減去1.5ml（不含奶時消耗鹽酸的體積為1.5ml）．