Question

14．研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义．
（1）硫离子的原子结构示意图为，加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O．
（2）（NH₄）₂SO₄是常用的化肥和化工原料，受热易分解，某兴趣小组拟探究其分解产物．
[查阅资料]（NH₄）₂SO₄在260℃～400℃时分解产物不同．
[实验探究]该小组拟选用如图所示装置进行实验（夹持和加热装置略）

实验1：连接装置A→B→C→D，检查气密性．按图示加入试剂（装置B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL）通入N₂排尽空气后，于260℃加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N₂．品红溶液不褪色．取下装置B，加入指示利．用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25.00mL．经检验滴定后的溶液中无SO₄^2-．
①仪器X的名称是圆底烧瓶．
②装置B内溶液吸收气体的物质的量是0.03mol．
实验2：连接装置A→D→B，检查气密性．按图示重新加入试剂；通入N₂排尽空气后，于400℃加热装置A至（NH₄）₂SO₄完全分解无残留物．停止加热，冷却．停止通入N₂，观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体．经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-．进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物．
③检查装置D内溶液中有SO₃^2-无SO₄^2-的实验操作和现象是取少许D溶液于试管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入盐酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性气味的气体，说明D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-．
④装置B内溶液吸收的气体是NH₃．
⑤（NH₄）₂SO₄在400℃分解的化学方程式是3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）S是16号元素．S原子获得2个电子变为S^2-，据此书写硫离子的结构示意图；加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液是浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（2）实验1：①根据装置图可知仪器X为圆底烧瓶；
 ②根据消耗氢氧化钠计算B装置中剩余的HCl，参加反应的HCl吸收分解生成的NH₃，发生反应：NH₃+HCl=
NH₄Cl，进而计算吸收NH₃的物质的量，
实验2：③取D溶液于试管中，加入足量BaCl₂溶液，再加入盐酸，白色沉淀完全溶解且生成刺激性气味的气体，说明D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-；
④装置D内溶液中有SO₃^2-，说明分解生成SO₂，装置A、D之间的导气管内有少量白色固体，白色固体应是二氧化硫、氨气与水形成的盐，装置B内溶液吸收的气体是氨气；
⑤由④中分析可知，（NH₄）₂SO₄在400℃分解时，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合价降低，根据电子转移守恒，只能为N元素化合价升高，气体产物中无氮氧化物，说明生成N₂，配平书写方程式．

解答 解：（1）①S是16号元素．S原子获得2个电子变为S^2-，硫离子的结构示意图为：，加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液是浓硫酸与木炭反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应的方程式为：C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案为：；C+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（2）①由仪器X的结构可知，X为圆底烧瓶，
故答案为：圆底烧瓶；
②滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH为0.025L×0.2mol/L=0.005mol，故剩余HCl为0.005mol，则参加反应的HCl为0.07L×0.5mol/L-0.005mol=0.03mol，参加反应的HCl吸收分解生成的NH₃，发生反应：NH₃+HCl=NH₄Cl，故吸收NH₃的物质的量为0.03mol，
故答案为：0.03；
③检查装置D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-的实验操作和现象是：取少许D溶液于试管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入盐酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性气味的气体，说明D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-，
故答案为：取少许D溶液于试管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入盐酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性气味的气体，说明D内溶液中有SO₃^2-，无SO₄^2-；
④装置D内溶液中有SO₃^2-，说明分解生成SO₂，装置A、D之间的导气管内有少量白色固体，白色固体应是二氧化硫、氨气与水形成的盐，装置B内溶液吸收的气体是氨气，
故答案为：NH₃；
⑤由④中分析可知，（NH₄）₂SO₄在400℃分解时，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合价降低，根据电子转移守恒，只能为N元素化合价升高，气体产物中无氮氧化物，说明生成N₂，分解反应方程式为：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑，
故答案为：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑．

点评 本题考查化学实验，涉及化学仪器、滴定操作、实验方案设计、化学计算、物质推断、化学方程式书写等，是对学生综合能力的考查，较好的考查学生分析推理能力、知识迁移运用能力难度中等．