Question

17．（NH₄）₂SO₄是常用的化肥和化工原料，受熱易分解．某興趣小組擬探究其分解產物．
【查閱資料】（NH₄）₂SO₄在260℃和400℃時分解產物不同．
【實驗探究】該小組擬選用下圖所示裝置進行實驗（夾持和加熱裝置略）．

實驗1：連接裝置A-B-C-D，檢查氣密性，按圖示加入試劑（裝置B盛0.500 0mol/L鹽酸70.00 mL）．通入N2排盡空氣后，于260℃加熱裝置A一段時間，停止加熱，冷卻，停止通入N₂．品紅溶液不褪色．取下裝置B，加入指示劑，用0.200 0mol/L NaOH溶液滴定剩余鹽酸，終點時消耗NaOH溶液25.00mL．經檢驗滴定后的溶液中無SO₄^2-．
（1）儀器X的名稱是圓底燒瓶．
（2）裝置B內溶液吸收氣體的物質的量是0.03mol．
實驗2：連接裝置A-D-B，檢查氣密性，按圖示重新加入試劑．通入N₂排盡空氣后于400℃加熱裝置A至（NH₄）₂SO₄完全分解無殘留物，停止加熱，冷卻，停止通入N₂．觀察到裝置A、D之間的導氣管內有少量白色固體．經檢驗，該白色固體和裝置D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-．進一步研究發現，氣體產物中無氮氧化物．
（3）檢驗裝置D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2- 的實驗操作和現象是取少許D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性氣味的氣體，說明D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-．
（4）裝置B內溶液吸收的氣體是NH₃．
（5）（NH₄）2SO₄在400℃分解的化學方程式是3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑．

Answer 1

分析 實驗1：（1）儀器X為圓底燒瓶；
（2）根據消耗氫氧化鈉計算B裝置中剩余的HCl，參加反應的HCl吸收分解生成的NH₃，發生反應：NH₃+HCl=
NH₄Cl，進而計算吸收NH₃的物質的量，
實驗2：（3）取D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解且生成刺激性氣味的氣體，說明D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-；
（4）裝置D內溶液中有SO₃^2-，說明分解生成SO₂，裝置A、D之間的導氣管內有少量白色固體，白色固體應是二氧化硫、氨氣與水形成的鹽，裝置B內溶液吸收的氣體是氨氣；
（5）由（4）中分析可知，（NH₄）₂SO₄在400℃分解時，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合價降低，根據電子轉移守恒，只能為N元素化合價升高，氣體產物中無氮氧化物，說明生成N₂，配平書寫方程式．

解答 解：實驗1：（1）由儀器X的結構可知，X為圓底燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）滴定剩余鹽酸，終點時消耗NaOH為0.025L×0.2mol/L=0.005mol，故剩余HCl為0.005mol，則參加反應的HCl為0.07L×0.5mol/L-0.005mol=0.03mol，參加反應的HCl吸收分解生成的NH₃，發生反應：NH₃+HCl=NH₄Cl，故吸收NH₃的物質的量為0.03mol，
故答案為：0.03；
實驗2：（3）檢查裝置D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-的實驗操作和現象是：取少許D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性氣味的氣體，說明D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-，
故答案為：取少許D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性氣味的氣體，說明D內溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-；
（4）裝置D內溶液中有SO₃^2-，說明分解生成SO₂，裝置A、D之間的導氣管內有少量白色固體，白色固體應是二氧化硫、氨氣與水形成的鹽，裝置B內溶液吸收的氣體是氨氣，
故答案為：NH₃；
（5）由（4）中分析可知，（NH₄）₂SO₄在400℃分解時，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合價降低，根據電子轉移守恒，只能為N元素化合價升高，氣體產物中無氮氧化物，說明生成N₂，分解反應方程式為：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑，
故答案為：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑．

點評 本題考查化學實驗，涉及化學儀器、滴定操作、實驗方案設計、化學計算、物質推斷、化學方程式書寫等，是對學生綜合能力的考查，較好的考查學生分析推理能力、知識遷移運用能力難度中等．