Question

硫酸铵是常见的化肥，是强酸弱碱盐，室温下，可用酸碱滴定法测定其氮元素的含量，但由于NH₄^＋的酸性太弱（K_a=5.6×10^－10），直接用NaOH标准溶液滴定有困难，生产和实验室中广泛采用甲醛法测定铵盐中的含氮量。甲醛法是基于甲醛与一定量铵盐作用，生成酸（H^＋）和六次甲基四铵盐（K_a=7.1×10^－6）反应如下：4NH₄^＋+ 6HCHO＝(CH₂)₆N₄H^＋+ 6H₂O+ 3H^＋，生成物可用酚酞为指示剂，用NaOH标准溶液滴定[在室温下（25℃），通常K_a表示弱酸的电离平衡常数，K_b表示弱碱的电离平衡常数]。硫酸铵含氮量的测定步骤如下：

①准确称取1.800g (NH₄)₂SO₄于烧杯中。

②用适量蒸馏水溶解，然后定量地移至250mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。

③用移液管移取试液25mL于锥形瓶中，加入8mL 1：1的甲醛溶液，再加入1～2滴酚酞指示剂摇匀，静置一分钟后，用0.100 mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液呈浅红色持续半分钟不褪色，即为终点。

④记录读数，平行做2～3次，NaOH标准溶液滴定消耗的平均体积为27.00mL。

根据实验回答下列问题：

（1）硫酸铵水溶液呈酸性的原因是__________________________________。（用离子方程式说明）

（2）步骤①称取硫酸铵固体样品是否能使用托盘天平______________（填“是”或“否”）。

（3）步骤③加入的甲醛溶液使用前需要加入一定量的NaOH，原因是________________________。

（4）NH₄NO₃中氮的百分含量是否能用该方法测定______________（填“是”或“否”）。原因是

_________________________________。

（5）据题目给出的信息计算样品中氮的百分含量为_________________    ____。

（6）若室温下，C mol/L氨水的电离平衡常数为K_b，则该氨水的电离度a=_________    ____。（用C

和K_b表示），由此在恒定温度下，你能得出的结论为_________________    ____。

Answer

（除特殊标注外，每空2分，共15分）（1）NH4＋ + H2ONH3·H2O + H+ （2）否

（3）少量甲醛被空气中的氧气氧化为甲酸，需加碱中和 （4）是 因为NH4NO3中NO3－离子虽然没有反应，但可以通过NH4＋∶NO3－ 为1∶1计算N的百分含量 （5）21%

（6） 温度恒定，加水稀释溶液时，Kb不变，电离度增大（1分）（其他合理答案均给分）

【解析】

试题分析：（1）硫酸铵是强酸弱碱盐，铵根水解，溶液显酸性，水解方程式为NH4＋ + H2ONH3·H2O + H+。

（2）托盘天平只能读数到0.1g，所以步骤①称取硫酸铵固体样品时不能使用托盘天平称取1.800g (NH4)2SO4。

（3）由于少量甲醛被空气中的氧气氧化为甲酸，所以步骤③加入的甲醛溶液使用前需要加入一定量的NaOH中和酸。

（4）由于NH4NO3中NO3－离子虽然没有反应，但可以通过NH4＋∶NO3－ 为1∶1计算N的百分含量，所以NH4NO3中氮的百分含量能用该方法测定。

（5）根据4NH4＋+ 6HCHO＝(CH2)6N4H＋+ 6H2O+ 3H＋以及中和反应可知NH4＋～NaOH，所以铵根的物质的量是，所以样品中氮的百分含量为。

（6） NH3·H2ONH4＋＋OH－

起始浓度（mol/L） C 0 0

转化浓度（mol/L） x x x

平衡浓度（mol/L） C-x≈C x x

则

解得x＝

该氨水的电离度a＝＝。由于温度恒定，加水稀释溶液时，Kb不变，所以弱电解质的电离度增大。

考点：考查氮元素含量测定实验方案设计与探究