Question

【题目】某化学学习小组在帮助老师整理实验室的化学试剂时，发现一盛有无色盐溶液的试剂瓶，标签破损如右图，该小组根据已掌握的知识，对药品做出猜想，并设计实验验证。

(1) 该实验药品为中学化学常用试剂，推测它的阳离子化合价为_______。

(2) 同学们做出以下三种推测。

猜想1:Na2SO4

实验设计:进行……，证明是Na2SO4溶液。

猜想2:K2SO4

实验设计:__________________________________，证明是K2SO4溶液。

猜想3:(NH4)2SO4

实验设计:________________________________，证明是(NH4)2SO4溶液。

(3) 通过实验发现“猜想3”成立，已知(NH4)2SO4受热易分解，该小组拟用下图所示装置探究其分解产物(夹持和加热装置略)。

实验Ⅰ：装置B盛0.500 0 mol·L-1盐酸50.00 mL，通入N2排尽空气后，将装置A加热至260 ℃一段时间，停止加热，停止通入N2，品红溶液不褪色，取下装置B，用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定剩余盐酸，消耗NaOH溶液50.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。

①请从如图选择盛放0.100 0 mol·L-1 NaOH 溶液的滴定管____(填“甲”或“乙”)。

②装置B 内溶液吸收气体的物质的量是_______mol。

实验Ⅱ：通入N2排尽空气后，将装置A加热到400 ℃至固体无残留，停止加热，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-。

③装置E 的作用是__________。

④A、D之间的导气管内的少量白色固体是______。

⑤有同学提出在A、D之间需要增加一个防倒吸的安全瓶，老师说不需要，原因是___________。

⑥进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物，则(NH4)2SO4在400 ℃分解的化学方程式是___________。

Answer 1

【答案】+1 进行焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察,火焰呈紫色 取一定量溶液于试管中,加浓NaOH溶液并加热,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 乙 0.02 吸收NH3 (NH4)2SO3 (NH4)2SO4分解过程中不断通入N2,从而稀释了SO2,起到了防止倒吸的作用 3(NH4)2SO44NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑

【解析】

（1）根据破损标签，该物质的化学式应为A2SO4，即阳离子的化学式为+1价；

答案为＋1价；

（2）猜想2：证明是K2SO4，需要证明含有钾元素，往往通过焰色反应确认钾元素，实验设计为进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色，说明该物质中含有钾元素，即该溶液为K2SO4；猜想3：证明是(NH4)2SO4，需要证明NH4＋，检验NH4＋方法：取一定量溶液于试管中,加浓NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH3，说明该溶液为(NH4)2SO4；

答案为进行焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察，火焰呈紫色；取一定量溶液于试管中,加浓NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；

（3）①甲为酸式滴定管，乙为碱式滴定管，盛放NaOH溶液的滴定管应是碱式滴定管，故乙正确；

答案为乙；

②加热(NH4)2SO4到260℃时不产生使品红溶液褪色的气体，即没有生成SO2，滴定后溶液中无SO42－，也就是没有生成SO3，则装置B中盐酸吸收分解产生的NH3，根据反应NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，则吸收NH3消耗HCl的物质的量为(50. 00×10－3L×0.5000mol·L－1－50.00×10－3L×0.1000mol·L－1)=0.02mol，根据NH3＋HCl=NH4Cl，则装置B内吸收NH3的物质的量为0.02mol；

答案为0.02mol；

③装置D内溶液中有SO32－，无SO42－，说明加热(NH4)2SO4到400℃时分解产生了SO2，装置A、D之间的导管内有少量的白色固体，白色固体应是SO2、H2O、NH3形成的盐，即(NH4)2SO4分解还产生了NH3和H2O，装置D的作用是吸收SO2，装置E的作用是吸收NH3；

答案为吸收NH3；

④根据③的分析，(NH4)2SO4加热到400℃分解生成的NH3、SO2、H2O，在A、D之间发生化合反应生成白色固体(NH4)2SO3；

答案为(NH4)2SO3；

⑤在A、D之间不需要增加防倒吸的安全瓶的原因是：虽然SO2易溶于水，当(NH4)2SO4分解过程中不断通入N2，N2难溶于水，N2稀释SO2，起到了防止倒吸的作用；

答案为(NH4)2SO4分解过程中不断通入N2，N2难溶于水，N2稀释SO2，起到了防止倒吸的作用

⑥根据上述分析，(NH4)2SO4加热到400℃分解生成SO2、NH3、H2O，S元素的化合价由＋6价降至＋4价，根据得失电子数目守恒，，只能为N元素的化合价升高，由于气体中无氮氧化物，，说明生成N2，根据得失电子守恒和原子守恒，分解的化学方程式为3(NH4)2SO44NH3↑＋N2↑＋3SO2↑＋6H2O；

答案为3(NH4)2SO44NH3↑＋N2↑＋3SO2↑＋6H2O。