题目内容

2.有一瓶白色固体,取0.271g放入试管中加热,固体逐渐减少直至完全消失,试管口有大量水珠生成:取相同质量这种固体跟过量的碱石灰共热,生成一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,这些气体恰好能和25ml0.1mol/L的硫酸溶液完全反应;另取同样的质量的固体跟过量的稀硫酸作用,生成的气体全部通入石灰水中,得0.30g白色沉淀.
(1)该白色固体中所含阳离子和阴离子的物质的量之比是多少?
(2)这瓶白色固体由哪些物质组成?0.271g样品中各组分的物质的量分别是多少?

分析 能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,根据硫酸的物质的量计算出0.271g该固体中含有铵根离子的物质的量;与盐酸反应生成的无色、无味且能够使澄清石灰水变浑浊的气体为二氧化碳,生成的白色沉淀为碳酸钙,根据碳酸钙的物质的量可以计算出白色固体中含有碳酸根或者碳酸氢根离子的物质的量,根据加热固体后完全分解且没有残留物,说明该白色固体为碳酸氢铵或碳酸铵或它们的混合物,根据生成的氨气和二氧化碳的物质的量可计算出铵根离子、碳酸根和碳酸氢根离子的物质的量,进而确定白色固体的组成.

解答 解:(1)固体与碱液共热时放出能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,证明有NH4+存在,这些气体恰好能和25ml0.1mol/L的硫酸溶液完全反应,则n(NH4+)=2×n(H2SO4)=2×0.100mol/L×0.025L=0.005mol;固体与酸反应所生成的无色无臭气体能与石灰水作用产生白色沉淀,证实固体中有CO32-或HCO3-;
n(CO32-或HCO3-)=n(CaCO3)=$\frac{0.300g}{100g/mol}$=0.003mol,该固体中阴阳离子物质的量之比为:0.003mol:0.005mol=3:5,
答:该固体中阴阳离子物质的量之比为3:5;
(2)该固体加热分解后,试管内没有任何残留物,试管口有大量水珠生成,以及生成除水蒸气之外只有两种气体,说明该固体中不含任何金属离子和其他酸根离子,根据(1)中求得的阴阳离子物质的量之比可知,该固体为(NH4)2CO3和NH4HCO3的混合物,
设(NH4)2CO3的物质的量为x,NH4HCO3的物质的量为y,根据铵根离子和C原子守恒得:
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.003mol}\\{2x+y=0.005mol}\end{array}\right.$,解得:$\left\{\begin{array}{l}{x=0.002mol}\\{y=0.001mol}\end{array}\right.$,代入计算样品总质量:0.002×96g+0.001×79g=0.271g,进上步说明该固体为(NH4)2CO3和NH4HCO3的混合物
答:这瓶白色固体由(NH4)2CO3和NH4HCO3组成,0.271g样品中各组分中,(NH4)2CO3的物质的量为0.002mol,NH4HCO3的物质的量为0.001mol.

点评 本题考查了未知物检验,判断与计算相结合,对学生的综合能力要求更高,要注意对基础知识的整合,同时又要善于将题分解成若干个小题,各个击破,然后再综合考虑.

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