Question

【題目】Ⅰ.空白實(shí)驗(yàn)分析是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法，是指在不加樣品的情況下，用與測定樣品相同的方法、步驟進(jìn)行定量分析，把所得結(jié)果作為空白值，從樣品的分析結(jié)果中扣除，這樣可以消除由于試劑不純或試劑干擾等所造成的系統(tǒng)誤差。

“凱氏定氮法”是經(jīng)典的測定化合物或混合物中總氮量的一種方法。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組成員想通過“凱氏定氮法”實(shí)驗(yàn)測定某品牌化肥中的氮含量。

實(shí)驗(yàn)流程如下：

步驟：①取10.00g化肥樣品溶于水，定容至100mL；

②在燒杯中加入10.00mL步驟①中得到化肥水溶液和輔助試劑，加熱使其充分反應(yīng)；

③反應(yīng)完畢，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到大試管中；

④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）；

⑤取下錐形瓶，滴加指示劑，用0.2500mol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定；

⑥重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作。

數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	樣品和輔助試劑	消耗鹽酸體積（mL）
1	10.00mL溶液、0.1g催化劑、20mL濃硫酸	33.18
2	10.00mL溶液、0.1g催化劑、20mL濃硫酸	33.70
3	10.00mL溶液、0.1g催化劑、20mL濃硫酸	33.22
4		x

請回答下列問題：

（1）滴定時(shí)(NH4)2B4O7重新轉(zhuǎn)化為H3BO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________；H3BO3為一元弱酸，在水中發(fā)生反應(yīng)H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋。室溫下，pH相同的硼酸溶液、鹽酸中，水的電離程度__________（填“前者大”、“后者大”或“相同”）；

（2）步驟④的實(shí)驗(yàn)裝置中需要加熱的儀器是___________（填儀器名稱），長導(dǎo)管的作用是______________；

（3）編號(hào)為4的實(shí)驗(yàn)應(yīng)加入的樣品和輔助試劑為__________________________；

（4）計(jì)算該化肥中的氮含量為____克/每千克化肥（含x代數(shù)式表示，要求化簡）。

Ⅱ.假設(shè)實(shí)驗(yàn)分析法也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的方法，以下實(shí)驗(yàn)研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。

（1）已知KHSO3與KIO3反應(yīng)的離子方程式為IO3-+3HSO3-==3SO42-+I-+3H+；一定量的KHSO3溶液與KIO3溶液在恒溫條件下混合，用速率檢測儀檢測出起始階段速率突然增大。對其原因提出如下假設(shè)，請完成假設(shè)2。

假設(shè)1：生成的SO42-對反應(yīng)起催化作用；

假設(shè)2：___________________________；

（2）請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)1，完成下表中內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
在燒杯甲中將一定量的KHSO3溶液與KIO3溶液混合，用速率檢測儀測定起始階段速率v(甲)； 在燒杯乙中先加入少量______（填試劑），其他條件與甲完全相同，用速率檢測儀測定起始階段速率v(乙)。	若v(甲)< (乙)，則假設(shè)1成立

Answer 1

【答案】(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl前者大圓底燒瓶作為安全管，平衡氣壓10.00mL蒸餾水、0.1g催化劑、20mL濃硫酸116.2-3.5x生成的I對反應(yīng)起催化作用；或生成的H+對反應(yīng)起催化作用K2SO4粉末或K2SO4固體

【解析】

Ⅰ.（1）硼的化合價(jià)未變化，發(fā)生類似復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)方程式為（NH4）2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl，H3BO3為一元弱酸，在水中發(fā)生反應(yīng)H3BO3+H2O[B（OH）4]-+H+。pH相同的硼酸溶液、鹽酸中，由硼酸電離過程可知，硼酸結(jié)合水電離出的氫氧根離子，水電離出氫離子，促進(jìn)了水的電離，而鹽酸中水的電離受到抑制，故答案為：（NH4）2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl；前者大；

（2）加熱圓底燒瓶產(chǎn)生水蒸氣，進(jìn)入試管中將生成的氨氣吹出；加熱產(chǎn)生水蒸氣，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增加，長導(dǎo)管防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險(xiǎn)，冷卻時(shí)防止發(fā)生倒吸，起安全管作用，故答案為：圓底燒瓶；防止裝置中壓力過大而發(fā)生危險(xiǎn)，防止冷卻時(shí)發(fā)生倒吸；

（3）依據(jù)編號(hào)1、2、3分析可知編號(hào)為4的實(shí)驗(yàn)應(yīng)加入的樣品和輔助試劑為10.00mL蒸餾水、0.1g催化劑、20mL濃硫酸，空白、等量對照使用目的是消除其他試劑、實(shí)驗(yàn)操作等因素引起的誤差，故答案為：10.00mL蒸餾水、0.1g催化劑、20mL濃硫酸；

（4）第2組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大，為離群值，應(yīng)舍棄，則鹽酸的體積為（-x）ml=（33.20-x）ml，由反應(yīng)過程中的氮元素質(zhì)量守恒可得關(guān)系式：2N～（NH4）2B4O7～2HCl，化肥樣品中含氮元素的質(zhì)量：（33.20-x）×10-3×0.2500×14×g，則該化肥中的氮含量為（33.20-x）×10-3×0.2500×14××g/Kg=116.2-3.5x g/Kg，故答案為：116.2-3.5x。

Ⅱ. （1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的外界因素有濃度、溫度、催化劑等加以假設(shè)，而在本實(shí)驗(yàn)中可能的原因?yàn)榉磻?yīng)生成的I-對反應(yīng)起催化作用，I-濃度越大反應(yīng)速率越快或者反應(yīng)生成的H+對反應(yīng)起催化作用，H+濃度越大反應(yīng)速率越快或者是反應(yīng)放熱，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高，反應(yīng)速率加快，故答案為：反應(yīng)生成的I-對反應(yīng)起催化作用（或反應(yīng)生成的H+對反應(yīng)起催化作用）；

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證上述假設(shè)1，則應(yīng)控制甲、乙兩燒杯中的SO42-濃度不同，故需要在乙燒杯中加入少量K2SO4粉末，故答案為：K2SO4粉末或K2SO4固體。