Question

11．以下涉及的物质中A、B、C都是化合物；请注意各小题之间可能有的联系．
（1）一定条件下，9.80g NH₄Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应，生成了4.48L（标准状况）气态产物B和固体产物C．标准状况下，B气体的密度为0.76g/L，氮的质量分数为82.35%，其余是氢．求B的分子式
（2）25℃、101.3KPa时，气体摩尔体积为24.5L/mol．该状况下，1体积水（密度为1g/cm³）吸收560体积B气体得到密度为0.91g/cm³的溶液，则该溶液中溶质的质量分数为27.99%（溶液中的溶质以B计量；保留2位小数）；溶液的物质的量浓度为14.98 mol/L（保留2位小数）．
（3）在催化剂作用下，B可和NO、NO₂混合气体反应生成液态水和一种单质气体D（可不考虑气体反应物与生成的液态水之间的作用）．在常温常压下，将密度一定的NO、NO₂混合气体和B在不同体积比时进行了四次实验，所得数据如下：

实验次数	B与混合气体的体积比	反应后气体密度（已换算为标准状况；g/L）
第一次	1.0	1.35
第二次	1.2	1.25
第三次	2.0	1.04
第四次	2.2	--

则原NO、NO₂混合气体中NO的体积分数为20%；第四次实验所得气体的平均摩尔质量为22.76g/mol（保留2位小数）．
（4）将9.80g NH₄Br跟过量的氧化鈣共热，充分反应后生成水、1.70gB气体和固体产物C，则C的化学式为CaN₂H₄；试根据有关数据，求钙盐A的化学式：

Answer 1

分析 （1）标况下B气体的密度为0.76g/L，则B的相对分子质量=0.76×22.4=17，其中氮的质量分数为82.35%，则B分子中N原子数目=$\frac{17×82.5%}{14}$=1、其余是氢，则H原子数目=$\frac{17-14}{1}$=3，则B为NH₃；
（2）假设氨气体积为560L，则水为1L，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算氨气的物质的量，再根据m=nM计算氨气的质量，进而计算溶液质量分数；
根据c=$\frac{1000ρw}{M}$计算溶液物质的量浓度；
（3）在催化剂作用下，NH₃可和NO、NO₂混合气体反应生成液态水和一种单质气体D，则D为N₂，
第一次反应气体的相对分子质量=1.35×22.4=30.24，
第二次反应气体的相对分子质量=1.25×22.4=28，
第三次反应气体的相对分子质量=1.04×22.4=23.2，
由反应后气体相对分子质量可知，第二次实验恰好完全反应，气体为N₂，说明第一次剩余氨气不足，第三次剩余氨气有剩余，
令第二次实验中NO、NO₂的总物质的量为1mol，则NH₃为1.2 mol，设NO为x mol，则NO₂为（1-x）mol，根据电子转移守恒列方程计算，进而计算NO的体积分数；
令第四次实验中NO、NO₂的总物质的量为1mol，则NH₃为2.2 mol，NO为0.2 mol，则NO₂为（1-0.2）mol=0.8mol，令参加反应的氨气为y mol，根据电子转移守恒列方程计算，进而计算剩余氨气，根据N原子守恒计算生成N₂的物质的量，再根据$\overline{M}$=$\frac{m总}{n总}$计算；
（4）将9.80g NH₄Br跟过量的氧化钙共热，充分反应后生成水、1.70g NH₃气体和固体产物C，由元素守恒，则C的化学式为CaBr₂；
由（1）9.80g NH₄Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应，生成了4.48L（标准状况）NH₃和CaBr₂，根据原子守恒计算3.6gA含有各元素原子物质的量，进而确定A的化学式．

解答 解：（1）标况下B气体的密度为0.76g/L，则B的相对分子质量=0.76×22.4=17，其中氮的质量分数为82.35%，则B分子中N原子数目=$\frac{17×82.5%}{14}$=1、其余是氢，则H原子数目=$\frac{17-14}{1}$=3，则B为NH₃，
故答案为：NH₃；
（2）假设氨气体积为560L，则水为1L，25℃、101.3KPa时，气体摩尔体积为24.5L/mol，氨气的物质的量=$\frac{560L}{24.5L/mol}$=22.86mol，氨气的质量=22.86mol×17g/mol=388.62g，1L水的质量为1000g，则所得溶液质量分数=$\frac{388.62g}{1000g+388.62g}$×100%=27.99%；
所得溶液密度为0.91g/cm³，故溶液物质的量浓度=$\frac{1000×0.91×27.99%}{17}$mol/L=14.98mol/L，
故答案为：27.99；14.98；
（3）在催化剂作用下，NH₃可和NO、NO₂混合气体反应生成液态水和一种单质气体D，则D为N₂，
第一次反应气体的相对分子质量=1.35×22.4=30.24，
第二次反应气体的相对分子质量=1.25×22.4=28，
第三次反应气体的相对分子质量=1.04×22.4=23.2，
由反应后气体相对分子质量可知，第二次实验恰好完全反应，气体为N₂，说明第一次剩余氨气不足，第三次剩余氨气有剩余，
令第二次实验中NO、NO₂的总物质的量为1mol，则NH₃为1.2 mol，设NO为x mol，则NO₂为（1-x）mol，根据电子转移守恒：2x+4（1-x）=1.2×[0-（-3）]，解得x=0.2，故NO的体积分数为$\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%；
令第四次实验中NO、NO₂的总物质的量为1mol，则NH₃为2.2 mol，NO为0.2 mol，则NO₂为（1-0.2）mol=0.8mol，令参加反应的氨气为y mol，根据电子转移守恒：2×0.2+4×0.8=y×[0-（-3）]，解得y=1.2，剩余氨气为：2.2mol-1.2mol=1mol，根据N原子守恒可知生成N₂的物质的量=$\frac{1mol+1.2mol}{2}$=1.1mol，故反应后气体的平均摩尔质量=$\frac{1mol×17g/mol+1.1mol×28g/mol}{1mol+1.1mol}$=22.76g/mol，
故答案为：20；22.76g/mol；
（4）将9.80g NH₄Br跟过量的氧化钙共热，充分反应后生成水、1.70g NH₃气体和固体产物C，由元素守恒，则C的化学式为CaBr₂，
由（1）9.80g NH₄Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应，生成了4.48L（标准状况）NH₃和CaBr₂，
NH₄Br的物质的量=$\frac{9.8g}{98g/mol}$=0.1mol，由Br元素守恒可知CaBr₂为0.05mol，由Ca元素守恒可知，3.6gA中含有Ca原子为0.05mol，氨气的物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，由N元素守恒可知，3.6gA中含有N原子为0.2mol-0.1mol=0.1mol，由H元素守恒，3.6gA中含有H原子为0.2mol×3-0.1mol×4=0.2mol，
故3.6gA中Ca、N、H原子物质的量之比=0.05：0.1：0.2=1：2：4，故A的化学式为CaN₂H₄，
故答案为：CaN₂H₄．

点评 本题考查无机物推断、混合物计算、溶液浓度有关计算，题目综合性较大，计算量大，为易错题目，侧重考查学生分析解决问题的能力，难度较大．