题目内容

10.(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25.00 mL.经检验滴定后的溶液中无SO42-.
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2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SO32-,无SO42-.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SO32-,无SO42-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SO32-,无SO42-.
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↑.

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SO32-,无SO42-;
④装置D内溶液中有SO32-,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由信息可知,(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SO32-,无SO42-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SO32-,无SO42-,
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SO32-,无SO42-;
④装置D内溶液中有SO32-,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由信息可知,(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 本题考查物质含量及组成的测定,为高频考点,把握习题中的信息、物质的性质、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意化学仪器、滴定操作、实验方案设计、化学计算、物质推断等综合应用,题目难度中等.

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