Question

某氮肥硫酸铵中混有硫酸氢铵．为测定该氮肥的含氮量，一化学研究性学习小组取一定量氮肥样品，研磨使其混合均匀，备用．已知：
氢氧化钠少量时  2NH₄HSO₄ +2NaOH═（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O
氢氧化钠过量时  NH₄HSO₄ +2NaOH═Na₂SO₄ +NH₃↑+2H₂O
（1）进行如下实验．
称取不同质量的上述样品分别与40.00mL相同浓度的氢氧化钠溶液相混合，完全溶解后，加热充分反应（此温度下铵盐不分解），并使生成的氨气全部被稀硫酸吸收，测得氨气的质量．部分实验数据如下：

氢氧化钠溶液体积/mL		40.00mL
样品质量/g	7.750	15.50	23.25
氨气质量/g	1.870	1.870	1.700

请计算（计算结果保留两位小数）：
①样品中的氮元素的质量分数是

 

%．
②所用氢氧化钠溶液的物质的量浓度为

 

mol/L．
③若样品质量为31.00g，则生成氨气的质量为

 

 g．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：（1）①根据实验数据，判断出第一组实验中氢氧化钠过量，所有的铵离子都生成了氨气，根据氮原子守恒列式计算出样品中氮元素的质量分数；
②根据第一组数据计算出硫酸铵和硫酸氢铵的含量，再根据第二组中所有的氢氧化钠都参与了反应，即氢氧化钠不足，计算出氢氧化钠的浓度；
③根据氢氧化钠的物质的量和样品中硫酸氢钠的物质的量，计算出生成的氨气的物质的量及质量．

解答： 解：（1）①设氮肥硫酸铵的质量分数为x，则硫酸氢铵的质量分数为（1-x），
从实验方案的数据看出，第一个实验和第二个实验中生成的氨气质量相同，说明第一个实验中氢氧化钠是过量的，所有铵离子都生产了氨气，根据氮元素守恒，

7.75×x

132

×2×17+

7.75×(1-x)

115

×17=1.87，
解得：x=0.85，
即氮肥中硫酸铵的质量分数为85%，硫酸氢铵的质量分数为15%，
根据氮原子守恒：氮原子的物质的量就等于氨气的物质的量，
所以样品中氮元素的质量分数为：

1.87 17 ×14

7.75

×100%=19.87%，
故答案为：19.87%；
②假如第二个实验方案中氢氧化钠是过量的，则生成氨气质量为：

15.50×0.85

132

×2×17+

15.50×0.15

115

×17≈3.74g＞1.87g，
这说明第二个实验方案中，氢氧化钠的物质的量不足，氢氧化钠反应完硫酸氢铵中的氢离子后全部生成硫酸铵，剩余的氢氧根离子不足以将全部铵根离子反应溢出，而是只反应了一部分硫酸铵，放出了1.87g氨气，
根据反应方程式：2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O，（NH₄）₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O，
加入的氢氧化钠的物质的量为：n（NaOH）=n（NH₄HSO₄）+n（NH₃）=

15.50×0.15

115

mol+

1.87

17

mol≈0.13mol，
所以氢氧化钠溶液的浓度为：c（NaOH）=

0.13mol

0.04L

=3.25mol/L，
故答案为：3.25；
③若样品质量为31.00g，则加入的氢氧化钠物质的量还是0.13mol，
根据反应方程式：2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O，
反应中硫酸氢铵消耗的氢氧化钠的物质的量为：

31×0.15

115

mol=0.04mol，
剩余的NaOH物质的量为：0.13mol-0.04mol=0.09mol，
根据反应方程式：（NH₄）₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O，生成的氨气的物质的量为：0.09mol，
所以生成的氨气的质量为：17g/mol×0.09mol=1.53g，
故答案为：1.53．

点评：本题考查了测定氮肥硫酸铵中氮元素的含量，题目难度中等，题目计算量比较大，需要合理分析、应用题中实验数据得出正确结论，本题充分考查了所学的分析、理解和综合计算能力．