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)一盛有無(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)藥品做出猜想，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0.500 0 mol·L-1鹽酸50.00 mL，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0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定剩余鹽酸，消耗NaOH溶液50.00 mL。經(jīng)檢驗(yàn)滴定后的溶液中無(wú)SO42-。

①請(qǐng)從如圖選擇盛放0.100 0 mol·L-1 NaOH 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(guān)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-。

③裝置E 的作用是__________。

④A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)的少量白色固體是______。

⑤有同學(xué)提出在A、D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___________。

⑥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(guān)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,起到了防止倒吸的作用 3(NH4)2SO44NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑

【解析】

（1）根據(jù)破損標(biāo)簽，該物質(zhì)的化學(xué)式應(yīng)為A2SO4，即陽(yáng)離子的化學(xué)式為+1價(jià)；

答案為＋1價(jià)；

（2）猜想2：證明是K2SO4，需要證明含有鉀元素，往往通過(guò)焰色反應(yīng)確認(rèn)鉀元素，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀(guān)察，火焰呈紫色，說(shuō)明該物質(zhì)中含有鉀元素，即該溶液為K2SO4；猜想3：證明是(NH4)2SO4，需要證明NH4＋，檢驗(yàn)NH4＋方法：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，該氣體為NH3，說(shuō)明該溶液為(NH4)2SO4；

答案為進(jìn)行焰色反應(yīng)，透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀(guān)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；

（3）①甲為酸式滴定管，乙為堿式滴定管，盛放NaOH溶液的滴定管應(yīng)是堿式滴定管，故乙正確；

答案為乙；

②加熱(NH4)2SO4到260℃時(shí)不產(chǎn)生使品紅溶液褪色的氣體，即沒(méi)有生成SO2，滴定后溶液中無(wú)SO42－，也就是沒(méi)有生成SO3，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，則吸收NH3消耗HCl的物質(zhì)的量為(50. 00×10－3L×0.5000mol·L－1－50.00×10－3L×0.1000mol·L－1)=0.02mol，根據(jù)NH3＋HCl=NH4Cl，則裝置B內(nèi)吸收NH3的物質(zhì)的量為0.02mol；

答案為0.02mol；

③裝置D內(nèi)溶液中有SO32－，無(wú)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)管內(nèi)有少量的白色固體，白色固體應(yīng)是SO2、H2O、NH3形成的鹽，即(NH4)2SO4分解還產(chǎn)生了NH3和H2O，裝置D的作用是吸收SO2，裝置E的作用是吸收NH3；

答案為吸收NH3；

④根據(jù)③的分析，(NH4)2SO4加熱到400℃分解生成的NH3、SO2、H2O，在A、D之間發(fā)生化合反應(yīng)生成白色固體(NH4)2SO3；

答案為(NH4)2SO3；

⑤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，當(dāng)(NH4)2SO4分解過(guò)程中不斷通入N2，N2難溶于水，N2稀釋SO2，起到了防止倒吸的作用；

答案為(NH4)2SO4分解過(guò)程中不斷通入N2，N2難溶于水，N2稀釋SO2，起到了防止倒吸的作用

⑥根據(jù)上述分析，(NH4)2SO4加熱到400℃分解生成SO2、NH3、H2O，S元素的化合價(jià)由＋6價(jià)降至＋4價(jià)，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，，只能為N元素的化合價(jià)升高，由于氣體中無(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，分解的化學(xué)方程式為3(NH4)2SO44NH3↑＋N2↑＋3SO2↑＋6H2O；

答案為3(NH4)2SO44NH3↑＋N2↑＋3SO2↑＋6H2O。