Question

一包固體粉末，它可能是由NaCl、CuSO₄、Na₂O₂、K₂CO₃、（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、KNO₃等七種物質中的某幾種混合而成。某同學對它進行了如下操作，然后經過分析和計算確定了它的組成和各成分的物質的量。

Ⅰ.稱取33.0 g粉末溶于足量的蒸餾水中，得到無色溶液與氣體，加熱使反應完全，收集到的氣體在標準狀況下的體積為3.36 L。

Ⅱ.將Ⅰ中所得溶液分成兩等份，一份加入酚酞溶液呈紅色，用濃度為4.0 mol·L^-1?的鹽酸中和，用去該鹽酸12.5 mL。將另一份用稀硝酸酸化，無氣體產生，再加入過量的Ba（NO₃）₂溶液，得白色沉淀，質量為12.8 g，濾液中加入AgNO₃溶液，無明顯現象。

Ⅲ.將Ⅰ中所得的3.36 L氣體通過濃硫酸，氣體體積明顯減少，再通過堿石灰，氣體體積不變。

（1）定性分析：由上述實驗現象（不進行數據的計算）可以確定該粉末中一定不含有的是__________；一定含有的是__________。

（2）定量計算：為了進一步確定該粉末中其他成分是否存在，該同學又對有關數據進行了處理，并最終得出混合物的組成和各成分的物質的量，請寫出他的計算過程。

Answer 1

（1）CuSO₄、K₂CO₃、NaCl；Na₂O₂、（NH₄）₂SO₄

（2）由定性分析知，Na₂O₂、（NH₄）₂SO₄一定含有，Na₂SO₄、KNO₃可能含有

設33.0 g粉末中含有Na₂O₂的物質的量為x，（NH₄）₂SO₄物質的量為y。

由2Na₂O₂+2H₂O====4NaOH+O₂↑

          x                          2x       x/2

2NaOH+（NH₄）₂SO₄====Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O

   2y                y                                   2y

所以：+2y==0.15 mol①

由題意知，上述反應中NaOH過量，過量的NaOH用鹽酸中和；

所以：2x-2y=2×0.012 5 L×4.0 mol·L^-1=0.1 mol②

綜合，解得x=0.1 mol；y=0.05 mol

將溶液分成兩等份后，向一份中加入過量的Ba（NO₃）₂溶液，可以生成BaSO₄的物質的量為：=0.055 mol

33.0 g粉末中含Na₂SO₄的物質的量為：2×0.055 mol-y=0.06 mol

33.0 g粉末中Na₂O₂、（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄的質量和為：

0.1 mol×78 g·mol^-1+0.05 mol×132 g·mol^-1+0.1 mol×142 g·mol^-1=22.9 g

33.0 g粉末中還含有KNO₃，其物質的量為：=0.1 mol

所以33.0 g粉末中含有Na₂O₂ 0.1 mol、（NH₄）₂SO₄ 0.05 mol、Na₂SO₄ 0.06 mol、KNO₃ 0.1 mol。

解析：粉末溶于蒸餾水得無色溶液，說明無CuSO₄。產生氣體，氣體通過濃硫酸，氣體體積明顯減小，說明氣體中有NH₃，再通過堿石灰，氣體體積不變，說明有O₂，從而說明原樣品一定含（NH₄）₂SO₄和Na₂O₂。用硝酸酸化無氣體產生，說明無Na₂CO₃，加Ba（NO₃）₂后再加入AgNO₃無明顯現象，說明無NaCl。Na₂SO₄、KNO₃無法判斷。

（2）見答案。