Question

固體銨鹽A、B的成分可能是（NH₄）₂SO₄，NH₄HSO₄或是兩者的混合物．甲、乙兩個研究性學習小組的同學想要確定A和B的成分，并測定B中氮元素的質量分數．
（1）甲實驗小組的同學取了數份相同質量的樣品A溶于水，然后加入40% NaOH溶液（圖中用氫氧化鈉質量表示），水浴加熱至氣體全部逸出（此溫度下銨鹽不分解）．該氣體經干燥后用足量濃硫酸完全吸收，濃硫酸增重的質量如圖．分析該圖象并回答下列問題：
①寫出ab段涉及的化學方程式：

 

．
②樣品A的成分是

 

，c點的數值是

 

．
（2）乙實驗小組的同學取了數份不同質量的樣品B，測定方法與甲組同學大部分相同，不同的是，他們將不同質量的銨鹽分別加入到50.00mL NaOH溶液中（含8.12g NaOH），測定結果如下：

實驗編號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
銨鹽的質量（g）	10.00	20.00	30.00	50.00
濃硫酸增加的質量（g）	m	m	1.36	0

①分析實驗數據可知，實驗編號為

 

的實驗中，氫氧化鈉足量，銨鹽中的銨根離子完全轉化成氣體．
②計算B中氮元素的質量分數．（保留兩位小數）

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,幾組未知物的檢驗

專題：計算題

分析：（1）由圖可知，開始濃硫酸質量不增重，沒有氣體生成，則一定含有NH₄HSO₄，0-a段是氫離子和氫氧根離子反應：H⁺+OH^-=H₂O，加入25gNaOH時，濃硫酸開始增重，即有氣體生成，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應發(fā)生反應：NH₄⁺+OH^-

△   .

 NH₃↑+H₂O，加入275gNaOH時達到氣體最大，產生氨氣消耗氫氧化鈉275g-25g=250g，若只有NH₄HSO₄，由方程式可知前后兩部分消耗NaOH質量相等，故還含有（NH₄）₂SO₄，結合方程式計算c點的數值；
（2）由表中數據可知，將B加入氫氧化鈉中，開始加入10gB，濃硫酸的質量增重，說明有氨氣生成，而加入50gBg，濃硫酸質量增重為0，沒有氨氣生成，說明B為（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物，
①先發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，后發(fā)生NH₄⁺+OH^-

△   .

 NH₃↑+H₂O，NaOH質量一定，向氫氧化鈉溶液中加入（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物，若NaOH不足，混合物越多，生成氨氣的質量越小，Ⅱ中銨鹽質量是Ⅰ的2倍，二者生成的氨氣量相等，若Ⅱ中氫氧化鈉的量足量，氨氣的量應為Ⅰ中2倍，則說明Ⅱ中氫氧化鈉的量不足，I中氫氧化鈉足量；
②根據Ⅲ中氨氣的量計算生成氨氣需要氫氧化鈉的量，剩余的氫氧化鈉和氫離子反應，從而計算得出硫酸氫銨的量，剩余的是硫酸銨的量，氮原子的質量與總質量的比即為氮元素的質量分數；

解答： 解：（1）由圖可知，開始濃硫酸質量不增重，沒有氣體生成，則一定含有NH₄HSO₄，0-a段是氫離子和氫氧根離子反應：H⁺+OH^-=H₂O，加入25gNaOH時，濃硫酸開始增重，即有氣體生成，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應發(fā)生反應：NH₄⁺+OH^-

△   .

 NH₃↑+H₂O，加入275gNaOH時達到氣體最大，產生氨氣消耗氫氧化鈉275g-25g=250g，若只有NH₄HSO₄，由方程式可知前后兩部分消耗NaOH質量相等，故還含有（NH₄）₂SO₄，
①由上述分析可知，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應，離子反應方程式為：NH₄⁺+OH^-

△   .

 NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^- 

△   .

 NH₃↑+H₂O；
②由上述分析可知，A的成分為（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄，
產生氨氣消耗氫氧化鈉275g-25g=250g，則：m（OH^-）=250g×

17

40

=106.25g
NH₄⁺+OH^- 

△   .

 NH₃↑+H₂O
     17      17
  106.25g    106.25g
故c點的數值為106.25，
故答案為：（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄；106.25；
（2）由表中數據可知，將B加入氫氧化鈉中，開始加入10gB，濃硫酸的質量增重，說明有氨氣生成，而加入50gBg，濃硫酸質量增重為0，沒有氨氣生成，說明B為（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物，
①先發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，后發(fā)生NH₄⁺+OH^-

△   .

 NH₃↑+H₂O，NaOH質量一定，向氫氧化鈉溶液中加入（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物，若NaOH不足，混合物越多，生成氨氣的質量越小，Ⅱ中銨鹽質量是Ⅰ的2倍，二者生成的氨氣量相等，若Ⅱ中氫氧化鈉的量足量，氨氣的量應為Ⅰ中2倍，則說明Ⅱ中氫氧化鈉的量不足，I中氫氧化鈉足量，
故答案為：Ⅰ；
②Ⅲ中生成氨氣需要n（NaOH）=n（NH₃）=

1.36g

17g/mol

=0.08mol，剩余的氫氧化鈉和氫離子反應，硫酸氫銨中n（H⁺）=n（NH₄HSO₄）=n（剩余NaOH）=

8.12g

40g/mol

-0.08mol=0.123mol，
Ⅲ中m[（NH₄）₂SO₄]=30g-0.123mol×115g/mol=15.855g，故n[（NH₄）₂SO₄]=

15.855g

132g/mol

=0.12mol，
故N元素的質量分數=

(0.123mol+0.12mol×2)×14g/mol

30g

×100%=16.94%，
故答案為：16.94%．

點評：本題考查探究物質的組成及其含量的測定，明確各段發(fā)生的反應是解本題關鍵，注意氫氧化鈉和硫酸氫銨和硫酸銨的混合溶液反應時離子反應的先后順序，題目難度較大．