Question

【題目】(NH4)2SO4是常見的化肥和化工原料，受熱易分解。某興趣小組擬探究其分解產(chǎn)物。

[查閱資料](NH4)2SO4在260℃和400℃時分解產(chǎn)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0.5000mol/L鹽酸70.00mL）。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0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余鹽酸，終點時消耗NaOH溶液25.00 mL。經(jīng)檢驗滴定后的溶液中無SO42-。

（1）儀器X的名稱是________________；

（2）滴定前，下列操作的正確順序是_________(填字母編號)；

a．盛裝0.2000mol/L NaOH溶液

b．用0.2000mol/L NaOH溶液潤洗

c．讀數(shù)、記錄

d．查漏、清洗

e．排盡滴定管尖嘴的氣泡并調(diào)整液面

（3）裝置B內(nèi)溶液吸收氣體的物質(zhì)的量是__________mol，

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(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體。經(jīng)檢驗，該白色固體和裝置D內(nèi)溶液中有SO32-，無SO42-。進一步研究發(fā)現(xiàn)，氣體產(chǎn)物中無氮氧化物。

（4）檢驗裝置D內(nèi)溶液中有SO32-，無SO42-的實驗操作和現(xiàn)象是__________；

（5）裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是____________；

（6）(NH4)2SO4在400℃分解的化學方程式是______________________。

Answer 1

【答案】圓底燒瓶 dbaec 0.03 mol 取少量裝置D內(nèi)溶液于試管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀；加入足量稀鹽酸后沉淀完全溶解，放出無色刺激性氣體 NH3 3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑

【解析】

（1）儀器X為圓底燒瓶；
（2）滴定前，先檢查滴定管是否漏水，再進行清洗，然后用標準液潤洗，再注入標準液，排盡滴定尖嘴的氣泡并調(diào)整液面，讀數(shù)、記錄，滴定前準備完成；
（3）根據(jù)消耗氫氧化鈉計算B裝置中剩余的HCl，參加反應(yīng)的HCl吸收分解生成的NH3，發(fā)生反應(yīng)：NH3+HCl=NH4Cl，進而計算吸收NH3的物質(zhì)的量；
（4）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(nèi)溶液中有SO32-，無SO42-；
（5）裝置D內(nèi)溶液中有SO32-，說明分解生成SO2，裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體，白色固體應(yīng)是二氧化硫、氨氣與水形成的鹽，裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是氨氣；
（6）由（5）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(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，只能為N元素化合價升高，氣體產(chǎn)物中無氮氧化物，說明生成N2，配平書寫方程式。

（1）根據(jù)儀器結(jié)構(gòu)可知儀器X的名稱是圓底燒瓶；

（2）滴定的操作步驟為：首先查漏、水洗，然后用待裝溶液來潤洗，再裝溶液，再排盡滴定管尖嘴的氣泡并且調(diào)整液面，最后讀數(shù)并進行記錄，因此正確的操作順序是dbaec；

（3）品紅溶液沒有褪色，證明無SO2生成；經(jīng)檢驗滴定后的溶液中無SO2－4，證明鹽酸溶液中沒有吸收SO3，則裝置B中吸收的氣體為NH3；根據(jù)酸堿中和滴定的原理，n(HCl)＝n(NH3)+n(NaOH)，則n(NH3)＝0.5mol/L×0.07L－0.2mol/L×0.025L＝0.03mol；

（4）亞硫酸鋇能與鹽酸反應(yīng)生成SO2，硫酸鋇不溶于鹽酸，則檢驗裝置D內(nèi)溶液中有SO32－，無SO42－的實驗操作和現(xiàn)象是：取少量裝置D內(nèi)溶液于試管中，滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀；加入足量稀鹽酸后沉淀完全溶解，放出無色刺激性氣體，證明裝置D內(nèi)溶液中有SO2－ 3，無 SO42—；

（5）實驗2證明，(NH4)2SO4在400℃分解得到的產(chǎn)物中有NH3和SO2，能被裝置B中的鹽酸溶液吸收的氣體為NH3；

（6）(NH4)2SO4在400℃分解得到的產(chǎn)物中有NH3和SO2，由于氣體產(chǎn)物中無氮氧化物，因此根據(jù)得失電子守恒可知反應(yīng)中還有氮氣生成，所以反應(yīng)的化學方程式為3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑。