Question

【題目】某化學(xué)學(xué)習(xí)小組在幫助老師整理實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)試劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)一盛無(wú)色鹽溶液的試劑瓶，標(biāo)簽破損如右圖，該小組根據(jù)已掌握的知識(shí)，對(duì)藥品作出猜想，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

（1）該實(shí)驗(yàn)藥品為中學(xué)化學(xué)常用試劑，推測(cè)它的陽(yáng)離子化合價(jià)為______________________。

（2）同學(xué)們做出以下三種推測(cè)。

猜想1：Na2SO4

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 進(jìn)行……，.證明是Na2SO4溶液；

猜想2： K2SO4

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：____________________________，證明是K2SO4溶液；

猜想3； (NH4)2SO4

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：____________________________，證明是(NH4)2SO4溶液。

（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(yàn)滴定后的溶液中無(wú)SO42-。

①請(qǐng)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(nèi)溶液吸收氣體的物質(zhì)的量是_____________________mol。

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

①裝置E 的作用是____________________________。

②A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)的少量白色固體是____________________________。

③有同學(xué)提出在AD之間需要增加一個(gè)防倒吸的安全瓶，老師說(shuō)不需要，原因是____________________________。

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

Answer 1

【答案】 ＋1 進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過(guò)藍(lán)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?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體 乙 0.02 吸收NH3 (NH4)2SO3 (NH4)2SO4分解過(guò)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(yáng)離子的檢驗(yàn)，探究（NH4）2SO4分解的產(chǎn)物，滴定實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，化學(xué)方程式的書寫。

（1）根據(jù)破損的標(biāo)簽，該無(wú)色鹽的化學(xué)式為M2SO4（M代表其中的陽(yáng)離子），S元素的化合價(jià)為+6價(jià)，O元素的化合價(jià)為-2價(jià)，根據(jù)化合物中元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，陽(yáng)離子的化合價(jià)為+1價(jià)。

（2）猜想2，試劑瓶中為K2SO4溶液，證明陽(yáng)離子為K+用焰色反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過(guò)藍(lán)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(yáng)離子為NH4+利用的反應(yīng)原理為：NH4++OH-NH3↑+H2O，NH3能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：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?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明是（NH4）2SO4溶液。

（3）實(shí)驗(yàn)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(shí)不產(chǎn)生使品紅溶液褪色的氣體，沒(méi)有SO2生成，滴定后的溶液中無(wú)SO42-，沒(méi)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(yīng)NaOH+HCl=NaCl+H2O，n（HCl）剩余=n（NaOH）=0.1000mol/L0.05L=0.005mol，吸收NH3消耗HCl物質(zhì)的量為0.5000mol/L0.05L-0.005mol=0.02mol，根據(jù)反應(yīng)NH3+HCl=NH4Cl，裝置B內(nèi)溶液吸收氣體物質(zhì)的量為0.02mol。

實(shí)驗(yàn)II：①裝置D內(nèi)溶液中有SO32-，沒(méi)有SO42-，說(shuō)明加熱（NH4）2SO4到400℃時(shí)分解產(chǎn)生了SO2；裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體，該白色固體中含SO32-，說(shuō)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(dǎo)管內(nèi)發(fā)生化合反應(yīng)生成白色固體（NH4）2SO3，反應(yīng)的化學(xué)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(guò)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(jià)由+6價(jià)降至+4價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，只能為N元素的化合價(jià)升高，由于氣體產(chǎn)物中無(wú)氮氧化物，說(shuō)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(yīng)的化學(xué)方程式為3（NH42SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑+ 6H2O↑。