Question

3．（NH₄）₂SO₄是常见的化肥和化工原料，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℃和 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，加入指示剂，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，按如图所示重新加入试剂．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）检验装置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{\;\;△\;\;}}{\;}$4NH₃↑+N₂↑+3SO₂↑+6H₂O↑．

Answer 1

分析 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）由题干中分析可知，（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）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）由题干中分析可知，（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{\;\;△\;\;}}{\;}$4NH₃↑+N₂↑+3SO₂↑+6H₂O↑，
故答案为：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NH₃↑+N₂↑+3SO₂↑+6H₂O↑．

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．