Question

11．以下涉及的物質中A、B、C都是化合物；請注意各小題之間可能有的聯系．
（1）一定條件下，9.80g NH₄Br跟3.60g的某鈣鹽A恰好反應，生成了4.48L（標準狀況）氣態產物B和固體產物C．標準狀況下，B氣體的密度為0.76g/L，氮的質量分數為82.35%，其余是氫．求B的分子式
（2）25℃、101.3KPa時，氣體摩爾體積為24.5L/mol．該狀況下，1體積水（密度為1g/cm³）吸收560體積B氣體得到密度為0.91g/cm³的溶液，則該溶液中溶質的質量分數為27.99%（溶液中的溶質以B計量；保留2位小數）；溶液的物質的量濃度為14.98 mol/L（保留2位小數）．
（3）在催化劑作用下，B可和NO、NO₂混合氣體反應生成液態水和一種單質氣體D（可不考慮氣體反應物與生成的液態水之間的作用）．在常溫常壓下，將密度一定的NO、NO₂混合氣體和B在不同體積比時進行了四次實驗，所得數據如下：

實驗次數	B與混合氣體的體積比	反應后氣體密度（已換算為標準狀況；g/L）
第一次	1.0	1.35
第二次	1.2	1.25
第三次	2.0	1.04
第四次	2.2	--

則原NO、NO₂混合氣體中NO的體積分數為20%；第四次實驗所得氣體的平均摩爾質量為22.76g/mol（保留2位小數）．
（4）將9.80g NH₄Br跟過量的氧化鈣共熱，充分反應后生成水、1.70gB氣體和固體產物C，則C的化學式為CaN₂H₄；試根據有關數據，求鈣鹽A的化學式：

Answer 1

分析 （1）標況下B氣體的密度為0.76g/L，則B的相對分子質量=0.76×22.4=17，其中氮的質量分數為82.35%，則B分子中N原子數目=$\frac{17×82.5%}{14}$=1、其余是氫，則H原子數目=$\frac{17-14}{1}$=3，則B為NH₃；
（2）假設氨氣體積為560L，則水為1L，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算氨氣的物質的量，再根據m=nM計算氨氣的質量，進而計算溶液質量分數；
根據c=$\frac{1000ρw}{M}$計算溶液物質的量濃度；
（3）在催化劑作用下，NH₃可和NO、NO₂混合氣體反應生成液態水和一種單質氣體D，則D為N₂，
第一次反應氣體的相對分子質量=1.35×22.4=30.24，
第二次反應氣體的相對分子質量=1.25×22.4=28，
第三次反應氣體的相對分子質量=1.04×22.4=23.2，
由反應后氣體相對分子質量可知，第二次實驗恰好完全反應，氣體為N₂，說明第一次剩余氨氣不足，第三次剩余氨氣有剩余，
令第二次實驗中NO、NO₂的總物質的量為1mol，則NH₃為1.2 mol，設NO為x mol，則NO₂為（1-x）mol，根據電子轉移守恒列方程計算，進而計算NO的體積分數；
令第四次實驗中NO、NO₂的總物質的量為1mol，則NH₃為2.2 mol，NO為0.2 mol，則NO₂為（1-0.2）mol=0.8mol，令參加反應的氨氣為y mol，根據電子轉移守恒列方程計算，進而計算剩余氨氣，根據N原子守恒計算生成N₂的物質的量，再根據$\overline{M}$=$\frac{m總}{n總}$計算；
（4）將9.80g NH₄Br跟過量的氧化鈣共熱，充分反應后生成水、1.70g NH₃氣體和固體產物C，由元素守恒，則C的化學式為CaBr₂；
由（1）9.80g NH₄Br跟3.60g的某鈣鹽A恰好反應，生成了4.48L（標準狀況）NH₃和CaBr₂，根據原子守恒計算3.6gA含有各元素原子物質的量，進而確定A的化學式．

解答 解：（1）標況下B氣體的密度為0.76g/L，則B的相對分子質量=0.76×22.4=17，其中氮的質量分數為82.35%，則B分子中N原子數目=$\frac{17×82.5%}{14}$=1、其余是氫，則H原子數目=$\frac{17-14}{1}$=3，則B為NH₃，
故答案為：NH₃；
（2）假設氨氣體積為560L，則水為1L，25℃、101.3KPa時，氣體摩爾體積為24.5L/mol，氨氣的物質的量=$\frac{560L}{24.5L/mol}$=22.86mol，氨氣的質量=22.86mol×17g/mol=388.62g，1L水的質量為1000g，則所得溶液質量分數=$\frac{388.62g}{1000g+388.62g}$×100%=27.99%；
所得溶液密度為0.91g/cm³，故溶液物質的量濃度=$\frac{1000×0.91×27.99%}{17}$mol/L=14.98mol/L，
故答案為：27.99；14.98；
（3）在催化劑作用下，NH₃可和NO、NO₂混合氣體反應生成液態水和一種單質氣體D，則D為N₂，
第一次反應氣體的相對分子質量=1.35×22.4=30.24，
第二次反應氣體的相對分子質量=1.25×22.4=28，
第三次反應氣體的相對分子質量=1.04×22.4=23.2，
由反應后氣體相對分子質量可知，第二次實驗恰好完全反應，氣體為N₂，說明第一次剩余氨氣不足，第三次剩余氨氣有剩余，
令第二次實驗中NO、NO₂的總物質的量為1mol，則NH₃為1.2 mol，設NO為x mol，則NO₂為（1-x）mol，根據電子轉移守恒：2x+4（1-x）=1.2×[0-（-3）]，解得x=0.2，故NO的體積分數為$\frac{0.2mol}{1mol}$×100%=20%；
令第四次實驗中NO、NO₂的總物質的量為1mol，則NH₃為2.2 mol，NO為0.2 mol，則NO₂為（1-0.2）mol=0.8mol，令參加反應的氨氣為y mol，根據電子轉移守恒：2×0.2+4×0.8=y×[0-（-3）]，解得y=1.2，剩余氨氣為：2.2mol-1.2mol=1mol，根據N原子守恒可知生成N₂的物質的量=$\frac{1mol+1.2mol}{2}$=1.1mol，故反應后氣體的平均摩爾質量=$\frac{1mol×17g/mol+1.1mol×28g/mol}{1mol+1.1mol}$=22.76g/mol，
故答案為：20；22.76g/mol；
（4）將9.80g NH₄Br跟過量的氧化鈣共熱，充分反應后生成水、1.70g NH₃氣體和固體產物C，由元素守恒，則C的化學式為CaBr₂，
由（1）9.80g NH₄Br跟3.60g的某鈣鹽A恰好反應，生成了4.48L（標準狀況）NH₃和CaBr₂，
NH₄Br的物質的量=$\frac{9.8g}{98g/mol}$=0.1mol，由Br元素守恒可知CaBr₂為0.05mol，由Ca元素守恒可知，3.6gA中含有Ca原子為0.05mol，氨氣的物質的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，由N元素守恒可知，3.6gA中含有N原子為0.2mol-0.1mol=0.1mol，由H元素守恒，3.6gA中含有H原子為0.2mol×3-0.1mol×4=0.2mol，
故3.6gA中Ca、N、H原子物質的量之比=0.05：0.1：0.2=1：2：4，故A的化學式為CaN₂H₄，
故答案為：CaN₂H₄．

點評 本題考查無機物推斷、混合物計算、溶液濃度有關計算，題目綜合性較大，計算量大，為易錯題目，側重考查學生分析解決問題的能力，難度較大．