Question

（10分）有一份銨鹽混合物，取其質量為10.00g時，含有xmol的(NH₄)₂SO₄和ymol的NH₄HSO₄。以下實驗取用不同質量的銨鹽混合物均加入同濃度的50.00mL的NaOH溶液, 加熱充分反應，將產生的氣體A經干燥之后用濃硫酸吸收。
測定結果如下；
銨鹽混合物質量為10.00g和20.00g時，濃硫酸增加的質量相同；
銨鹽混合物質量為30.00g時，濃硫酸增加的質量為0.68g；
銨鹽混合物質量為40.00g時，濃硫酸的質量不變。
（1）A氣體的化學式為______________
（2）10.00g銨鹽混合物中含有NH₄⁺的物質的量為_____mol(用含x，y的關系式表示)，10.00g銨鹽混合物溶于水后可電離出H⁺的物質的量為___mol(用含x，y的關系式表示)。
（3）在含有2 mol NH₄⁺與1 mol H⁺的溶液中加入2 molOH^—，加熱充分反應，可產生氣體A__________ mol
（4）計算：50.00mL的NaOH溶液的濃度為__________mol/L,該銨鹽中氮元素的質量分數是          %；（計算結果均保留兩位小數）

Answer 1

（10分）（1）NH₃（2分）
（2）2x+y；y（2分）
（3）1（2分）
（4）4.64mol/L,;14.56％（4分）
(參考解法，解題過程不計入評卷總分，設氫氧化鈉的物質的量濃度為Cmol/L，設10克中有Xmol的 (NH₄)₂SO₄和ymol的NH₄HSO₄則132X + 115y=10.(1)
10g時說明銨鹽不足， 20g時銨鹽已經過量，  n(NH₃)="2X" + y=50C×10^—3—2y.(2)
30g時銨鹽過量，    50C×10^—3—3y=0.68/17.(3)
聯立(1) (2) (3)解得   X=0.02mol   y=0.064mol    C=4.64mol/L
氮的質量分數="(0.04+0.064)" ×14/10×100％=14.56％ )

試題分析：（1）每次所用氫氧化鈉的量相同，根據10克銨鹽混合物中含有xmol的(NH₄)₂SO₄和ymol的NH₄HSO₄。則有20克銨鹽混合物中含有2xmol的(NH₄)₂SO₄和2ymol的NH₄HSO₄。這里消耗氫氧根離子有氫離子和銨離子，而且是中和反應在前，反應的離子方程式為：H⁺+OH^- =H₂O，NH₄⁺+OH^-NH₃↑+H₂O，產生的氣體A為氨氣，化學式為NH₃。
根據10克混合物和20克混合物得到等量的氨氣，說明在和10克混合物反應時，氫氧化鈉過量，和20克反應時氫氧化鈉不足。40克時說明只發生了氫氧根和氫離子的反應。xmol的(NH₄)₂SO₄和ymol的NH₄HSO₄，生成氨氣2x+y，消耗氫氧化鈉2x+2y，2xmol的(NH₄)₂SO₄和2ymol的NH₄HSO₄，生成氨氣2x+y，消耗氫氧化鈉2y+2x+y。
（2）混合物質量是30克時，含有3xmol的(NH₄)₂SO₄和3ymol的NH₄HSO₄.根據20克時氫氧化鈉不足，說明氫氧化鈉的物質的量為3y+2x，減去氫離子消耗的氫氧化鈉就是產生的氨氣的量，即：3y+2x-3y="0.68/17" 摩爾， x="0.02mol," 在根據 132x+115y=10克，解y=0.064摩爾。所以10.00克銨鹽混合物中含有NH₄⁺的物質的量：0.02*2+0.064="0.104mol" .10.00克銨鹽混合物溶于水后可電離出H⁺的物質的量0.064mol。
（3）在含有2 mol  NH₄⁺與1 mol H⁺的溶液中加入2 mol OH^-，加熱充分反應，氫氧根先中和1摩爾氫離子，剩余的1摩爾氫氧根離子和1摩爾的銨離子反應得到氨氣1摩爾。
（4）NaOH溶液的濃度為（3y+2x）/0.05  =（3*0.064+2*0.02）/0.05=4.64摩爾/升。
該銨鹽中氮元素的質量分數= （0.064+2×0.02）×14／10.00=14.56%。
點評：本題考查的是化學計算，考查學生的問題分析能力以及計算能力，本題涉及的內容為氨及銨鹽之間的反應。化學計算需注重解題技巧。