实验设计与评价凯氏定氮法是由丹麦化学家凯道尔于1833年建立的，现已发展为常量、微量、平微量凯氏定氮法以及自动定氮仪法等，是分析有机化合物含氮量的常用方法 凯氏定氮法的理论基础是蛋白质中的含氮量通常占其总质量的16%左右(12%～19%)，因此，通过测定物质中的含氮量便可估算出物质中的总蛋白质含量(假设测定物质中的氮全来自蛋白质)，即蛋白质含量=含氮量16%凯氏定氮法是测定化合物或混合物中总氮量的一种方法由于蛋白质含氮量比较恒定，可由其含氮量计算蛋白质含量，故此法是经典的蛋白质定量方法测得的总氮量既包括非蛋白的氮，也包括一些无机氮，但由于正常食品中的氮一般来自蛋白质，所以可以粗略表征凯氏定氮仪测量样品蛋白质含量主要经过三个步骤： 第一步：硝解，将有机物中的氨基在高温和催化剂CuSO4条件下，与浓H2SO4 作用，生成无机铵盐(NH4)2SO4 第二步：蒸馏，将硝解完成的样品中的铵盐在凯氏定氮仪中与碱反应，通过蒸馏释放出NH3，并用H3BO3 溶液吸收第三步：滴定，将收集的NH3通过已知含量的标准酸滴定，反算出NH3的含量结石宝宝事件”中，不法分子在低蛋白含量的奶粉中加入三聚氰胺来“提高”奶粉中的蛋白质含量，导致许多婴幼儿肾结石。
三聚氰胺(结构如图)，俗称“蛋白精”，目前由尿素加热分解制得，生产成本低廉，含氮量高现行检验蛋白质含量的国际标准(ISO 8968)法，实际上就是在凯氏定氮法之前多一道步骤，将样品先用三氯乙酸处理，三氯乙酸能让蛋白质形成沉淀，过滤后，将沉淀用浓硫酸使氮转化为铵盐，再继续用凯氏定氮法测定含氮量问题1.凯氏定氮法在测定奶粉中蛋白质含量时，为什么会失真？(素养角度——宏观辨识与微观探析)提示：凯氏定氮法实质上测定的是含氮量，氮元素可以来自其他含氮物质问题2.已知乳制品的换算系数为6.38，即若检测出氮的含量为1%，蛋白质的含量则为6.38%三聚氰胺含氮量(氮元素的质量分数)是多少？假定奶粉中蛋白质含量为16%即为合格，某品牌婴幼儿配方乳粉抽查结果显示其三聚氰胺含量为2 563.00 mg/kg，则该婴幼儿配方乳粉蛋白质含量实际上是多少？掺假百分率为多少？(素养角度——证据推理与模型认知)提示：三聚氰胺的相对分子质量为126，则含N量为146126100%=66.7%，婴幼儿配方乳粉抽查结果显示其三聚氰胺含量为2 563.00 mg/kg，设质量为1 000 g，则三聚氰胺为2.536 g，含N量为2.536 g66.7%1 000 g100%≈0.17%，由检测出氮的含量为1%，蛋白质的含量则为6.38%，对应蛋白质含量为0.17%6.38≈1.09%，所以实际含蛋白质为16%-1.09%=14.91%，掺假百分率为1.09%16%100%=6.813%。
问题3.“毒奶粉”事件责任人被判处重刑，对社会发展有什么意义？(素养角度——科学态度与社会责任)提示：科技是一把“双刃剑”，工业生产应把人民群众生命安全放在第一位凯氏定氮法”是测定化合物或混合物中总氮量的一种方法尿素化肥“金坷垃”曾一度在互联网上爆红红星中学的化学实验小组成员想通过“凯氏定氮法”实验测定化肥“金坷垃”中的实际尿素含量，检验它是否确实有网上所说的神奇功效 实验流程如下：金坷垃(NH4)2SO4溶液NH3(NH4)2B4O7溶液→用标准盐酸滴定步骤：①取10.00 g“金坷垃”尿素[CO(NH2)2]化肥溶于水，定容至100 mL；②在烧杯中加入10.00 mL步骤①中得到的金坷垃水溶液和辅助试剂，加热充分反应；③将反应液转移到大试管中；④按如图装置用水蒸气将NH3吹出，并用H3BO3溶液吸收(加热装置未画出)；⑤取下锥形瓶，滴加指示剂，用0.250 0 molL-1盐酸标准液滴定；⑥重复实验操作数据记录如表：实验编号样品和辅助试剂消耗盐酸体积(mL)110.00 mL溶液、0.2 g催化剂、20 mL浓硫酸33.45210.00 mL溶液、0.2 g催化剂、20 mL浓硫酸33.90310.00 mL溶液、0.2 g催化剂、20 mL浓硫酸33.504x回答下列问题：(1)滴定时(NH4)2B4O7重新转化为H3BO3，反应的化学方程式为 __。
2)步骤④的实验装置中需要加热的仪器是________(填仪器名称)，长导管的作用是__________________3)编号为4的实验应加入的样品和辅助试剂为______________，理由是__________________4)通过计算可得“金坷垃”化肥中的氮含量为________克/每千克化肥(用含x的代数式表示，要求化简)我国农业用尿素的标准为级别优等品一等品合格品总尿素含量%≥46.446.246.0总尿素含量低于46.0%的为不合格品若x=2.77，则根据上述测定，可以确定“金坷垃”尿素化肥属于________级别解析】(1)硼的化合价未变化，发生类似复分解反应，反应方程式为(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O4H3BO3+2NH4Cl；(2)加热圆底烧瓶产生水蒸气，进入试管中将生成的氨气吹出；加热产生水蒸气，装置内压强增加，长导管防止装置中压力过大而发生危险，冷却时防止发生倒吸，起安全管作用；(3)依据编号1、2、3分析可知编号为4的实验应加入的样品和辅助试剂为10.00 mL蒸馏水、0.2 g催化剂、20 mL浓硫酸，空白、等量对照实验目的是消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差；(4)盐酸的体积为33.45+33. 90+33.503 mL-x mL≈(33.62-x)10-3L，令10 mL该化肥的含氮量的质量为m g，则2N～(NH4)2B4O7～2HCl28 g 2 molm g 0.250 0 molL-1(33.62-x)10-3L所以m=3.5(33.62-x)10-3g，100 mL中即10.0 g含氮量3.5(33.62-x)10-3 g10010=35(33.62-x)10-3g，含氮的质量=35(33.62-x)10-31 00010gkg-1=(117.67-3.5x) gkg-1。
若x=2.77，则化肥中的氮含量117.67-3.52.77=107.975 gkg-1，100 g含氮元素10.797 5 g，转化为尿素含量=10.797 5 g14 gmol-11260 gmol-1≈23.1 g，则尿素含量<46%，是不合格品答案：(1)(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O4H3BO3+2NH4Cl(2)圆底烧瓶 作为安全管，防止装置中压力过大而发生危险；防止冷却时发生倒吸(3)10.00 mL蒸馏水、0.2 g催化剂、20 mL浓硫酸 空白、等量对照以消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差(4)(117.67-3.5x) 不合格品【加固训练】 (2017全国卷Ⅰ)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量已知：NH3+H3BO3NH3H3BO3；NH3H3BO3+HClNH4Cl+H3BO3回答下列问题：(1)a的作用是________________2)b中放入少量碎瓷片的目的是____________f的名称是____________3)清洗仪器：g中加蒸馏水；打开k1，关闭k2、k3，加热b，蒸气充满管路；停止加热，关闭k1，g中蒸馏水倒吸进入c，原因是________________；打开k2放掉水，重复操作2～3次。
4)仪器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂铵盐试样由d注入e，随后注入氢氧化钠溶液，用蒸馏水冲洗d，关闭k3，d中保留少量水打开k1，加热b，使水蒸气进入e①d中保留少量水的目的是________________②e中主要反应的离子方程式为________________，e采用中空双层玻璃瓶的作用是________________5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定，滴定g中吸收液时消耗浓度为c molL-1的盐酸V mL，则样品中氮的质量分数为____________%，样品的纯度≤________%解析】(1)a为连通大气的玻璃管，当b中压强增大时，玻璃管的液面会上升，从而使体系压强趋于稳定，因此a的作用为平衡内外压强，防止压强过大发生危险2)加入碎瓷片的目的是防暴沸，f为直形冷凝管3)停止加热，关闭k1后，c至e中热的蒸馏水来源中断，f中的冷凝水使得残留的水蒸气液化，内部压强减小，g中的蒸馏水就会倒吸入c中4)①d中保留少量水，一方面可以检验d装置是否漏气；另一方面若装置气密性不佳会导致氨气泄漏进入空气中，污染空气，而氨气易溶于水，可吸收氨气②e中加入了铵盐试样、NaOH，通入了热的水蒸气，所以氨气会逸出(一方面加热促进逸出，另一方面水蒸气可以带出氨气)，所以答案为OH-+NH4+NH3↑+H2O，e采用中空双层玻璃瓶，可以减少热量的损耗，使得e的温度能维持在较高状态，有利于氨气充分逸出。
5)要求氮的质量分数，先求氮的物质的量，氮的质量就可以求出，质量分数也就容易求出氮的物质的量和氨气的物质的量一致，根据反应，NH3～NH3H3BO3～HCl为1∶1∶1的关系，则氮的物质的量与HCl相等，其中HCl为吸收液，物质的量为10-3cV mol，氮的物质的量也为10-3cV mol，氮的质量为1410-3cVg，质量分数为[(1410-3cV)/m]100%；测出来的氮不一定完全由甘氨酸提供，所以直接用氮的物质的量代替甘氨酸的物质的量时，为甘氨酸含量的最大值，则甘氨酸的最大质量为m(甘氨酸)=M(甘氨酸)10-3cVg，即7510-3cVg，最大纯度(质量分数)为(0.075cV/m)100%答案：(1)避免b中压强过大(2)防止暴沸 直形冷凝管(3)c中温度下降，管路中形成负压(4)①液封，防止氨气逸出②OH-+NH4+NH3↑+H2O保温使氨完全蒸出(5)1.4cVm 7.5cVm- 6 -。