Question

【題目】某化學學習小組在幫助老師整理實驗室的化學試劑時，發(fā)現(xiàn)一盛無色鹽溶液的試劑瓶，標簽破損如右圖，該小組根據(jù)已掌握的知識，對藥品作出猜想，并設計實驗驗證。

（1）該實驗藥品為中學化學常用試劑，推測它的陽離子化合價為______________________。

（2）同學們做出以下三種推測。

猜想1：Na2SO4

實驗設計： 進行……，.證明是Na2SO4溶液；

猜想2： K2SO4

實驗設計：____________________________，證明是K2SO4溶液；

猜想3； (NH4)2SO4

實驗設計：____________________________，證明是(NH4)2SO4溶液。

（3）通過實驗發(fā)現(xiàn)“猜想3”成立，已知(NH4)2SO4受熱易分解，該小組擬用下圖所示裝置探究其分解產(chǎn)物。（夾持和加熱裝置略）

實驗I：裝置B 盛0.5000mol/L鹽酸50.00mL，通入N2排盡空氣后，將裝置A 加熱至260℃一段時間，停止加熱，停止通入N2，品紅溶液不褪色，取下裝置B，用0.1000mol/LNaOH溶液滴定剩余鹽酸，消耗NaOH 溶液50.00mL。經(jīng)檢驗滴定后的溶液中無SO42-。

①請從右圖選擇盛放0.1000mol/LNaOH 溶液的滴定管____________（填“甲”或“乙”）。

②裝置B 內溶液吸收氣體的物質的量是_____________________mol。

實驗Ⅱ：通入N2排盡空氣后，將裝置A 加熱到400℃，至固體無殘留，停止加熱，停止通入N2，觀察到裝置A、D之間的導氣管內有少量白色固體。經(jīng)檢驗，該白色固體和裝置D內溶液中有SO32-，無SO42-。

①裝置E 的作用是____________________________。

②A、D之間的導氣管內的少量白色固體是____________________________。

③有同學提出在AD之間需要增加一個防倒吸的安全瓶，老師說不需要，原因是____________________________。

④進一步研究發(fā)現(xiàn)，氣體產(chǎn)物中無氮氧化物，則(NH4)2SO4在400℃分解的化學方程式是_______________________________。

Answer 1

【答案】 ＋1 進行焰色反應，透過藍色鈷玻璃觀察，火焰呈紫色 取一定量溶液于試管中加濃NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體 乙 0.02 吸收NH3 (NH4)2SO3 (NH4)2SO4分解過程中不斷通入N2，從而稀釋了SO2起到了阻止倒吸的作用 3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑

【解析】試題分析：本題考查常見陽離子的檢驗，探究（NH4）2SO4分解的產(chǎn)物，滴定實驗和實驗的評價，化學方程式的書寫。

（1）根據(jù)破損的標簽，該無色鹽的化學式為M2SO4（M代表其中的陽離子），S元素的化合價為+6價，O元素的化合價為-2價，根據(jù)化合物中元素正負化合價代數(shù)和為0，陽離子的化合價為+1價。

（2）猜想2，試劑瓶中為K2SO4溶液，證明陽離子為K+用焰色反應。實驗設計：進行焰色反應，透過藍色鈷玻璃觀察，火焰呈紫色，證明是K2SO4溶液。

猜想3，試劑瓶中為（NH4）2SO4溶液，證明陽離子為NH4+利用的反應原理為：NH4++OH-NH3↑+H2O，NH3能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。實驗設計：取一定量溶液于試管中加濃NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，證明是（NH4）2SO4溶液。

（3）實驗I：①甲為酸式滴定管，乙為堿式滴定管，盛放NaOH溶液選用堿式滴定管，答案選乙。

②加熱（NH4）2SO4到260℃時不產(chǎn)生使品紅溶液褪色的氣體，沒有SO2生成，滴定后的溶液中無SO42-，沒有SO3生成，則裝置B中鹽酸吸收分解產(chǎn)生的NH3；根據(jù)反應NaOH+HCl=NaCl+H2O，n（HCl）剩余=n（NaOH）=0.1000mol/L0.05L=0.005mol，吸收NH3消耗HCl物質的量為0.5000mol/L0.05L-0.005mol=0.02mol，根據(jù)反應NH3+HCl=NH4Cl，裝置B內溶液吸收氣體物質的量為0.02mol。

實驗II：①裝置D內溶液中有SO32-，沒有SO42-，說明加熱（NH4）2SO4到400℃時分解產(chǎn)生了SO2；裝置A、D之間的導氣管內有少量白色固體，該白色固體中含SO32-，說明（NH4）2SO4分解還產(chǎn)生了NH3和H2O；裝置D中NaOH溶液吸收SO2，裝置E中水吸收NH3。

②（NH4）2SO4加熱到400℃分解生成的NH3、SO2和H2O在A、D之間的導管內發(fā)生化合反應生成白色固體（NH4）2SO3，反應的化學方程式為2NH3+SO2+H2O=（NH4）2SO3。

③在A、D之間不需要增加防倒吸的安全瓶的原因是：雖然SO2易溶于水，但（NH4）2SO4分解過程中不斷通入N2，N2難溶于水，N2稀釋了SO2起到了防止倒吸的作用。

④根據(jù)上述分析（NH4）2SO4加熱到400℃分解生成了SO2、NH3和H2O，S元素的化合價由+6價降至+4價，根據(jù)得失電子守恒，只能為N元素的化合價升高，由于氣體產(chǎn)物中無氮氧化物，說明生成N2，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，（NH4）2SO4在400℃分解反應的化學方程式為3（NH42SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑+ 6H2O↑。