Question

【題目】某化學學習小組在幫助老師整理實驗室的化學試劑時，發現一盛有無色鹽溶液的試劑瓶，標簽破損如右圖，該小組根據已掌握的知識，對藥品做出猜想，并設計實驗驗證。

(1) 該實驗藥品為中學化學常用試劑，推測它的陽離子化合價為_______。

(2) 同學們做出以下三種推測。

猜想1:Na2SO4

實驗設計:進行……，證明是Na2SO4溶液。

猜想2:K2SO4

實驗設計:__________________________________，證明是K2SO4溶液。

猜想3:(NH4)2SO4

實驗設計:________________________________，證明是(NH4)2SO4溶液。

(3) 通過實驗發現“猜想3”成立，已知(NH4)2SO4受熱易分解，該小組擬用下圖所示裝置探究其分解產物(夾持和加熱裝置略)。

實驗Ⅰ：裝置B盛0.500 0 mol·L-1鹽酸50.00 mL，通入N2排盡空氣后，將裝置A加熱至260 ℃一段時間，停止加熱，停止通入N2，品紅溶液不褪色，取下裝置B，用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定剩余鹽酸，消耗NaOH溶液50.00 mL。經檢驗滴定后的溶液中無SO42-。

①請從如圖選擇盛放0.100 0 mol·L-1 NaOH 溶液的滴定管____(填“甲”或“乙”)。

②裝置B 內溶液吸收氣體的物質的量是_______mol。

實驗Ⅱ：通入N2排盡空氣后，將裝置A加熱到400 ℃至固體無殘留，停止加熱，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SO32-、無SO42-。

③裝置E 的作用是__________。

④A、D之間的導氣管內的少量白色固體是______。

⑤有同學提出在A、D之間需要增加一個防倒吸的安全瓶，老師說不需要，原因是___________。

⑥進一步研究發現，氣體產物中無氮氧化物，則(NH4)2SO4在400 ℃分解的化學方程式是___________。

Answer 1

【答案】+1 進行焰色反應,透過藍色鈷玻璃觀察,火焰呈紫色 取一定量溶液于試管中,加濃NaOH溶液并加熱,產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體 乙 0.02 吸收NH3 (NH4)2SO3 (NH4)2SO4分解過程中不斷通入N2,從而稀釋了SO2,起到了防止倒吸的作用 3(NH4)2SO44NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑

【解析】

（1）根據破損標簽，該物質的化學式應為A2SO4，即陽離子的化學式為+1價；

答案為＋1價；

（2）猜想2：證明是K2SO4，需要證明含有鉀元素，往往通過焰色反應確認鉀元素，實驗設計為進行焰色反應，透過藍色鈷玻璃觀察，火焰呈紫色，說明該物質中含有鉀元素，即該溶液為K2SO4；猜想3：證明是(NH4)2SO4，需要證明NH4＋，檢驗NH4＋方法：取一定量溶液于試管中,加濃NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，該氣體為NH3，說明該溶液為(NH4)2SO4；

答案為進行焰色反應，透過藍色鈷玻璃觀察，火焰呈紫色；取一定量溶液于試管中,加濃NaOH溶液并加熱，產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體；

（3）①甲為酸式滴定管，乙為堿式滴定管，盛放NaOH溶液的滴定管應是堿式滴定管，故乙正確；

答案為乙；

②加熱(NH4)2SO4到260℃時不產生使品紅溶液褪色的氣體，即沒有生成SO2，滴定后溶液中無SO42－，也就是沒有生成SO3，則裝置B中鹽酸吸收分解產生的NH3，根據反應NaOH＋HCl=NaCl＋H2O，則吸收NH3消耗HCl的物質的量為(50. 00×10－3L×0.5000mol·L－1－50.00×10－3L×0.1000mol·L－1)=0.02mol，根據NH3＋HCl=NH4Cl，則裝置B內吸收NH3的物質的量為0.02mol；

答案為0.02mol；

③裝置D內溶液中有SO32－，無SO42－，說明加熱(NH4)2SO4到400℃時分解產生了SO2，裝置A、D之間的導管內有少量的白色固體，白色固體應是SO2、H2O、NH3形成的鹽，即(NH4)2SO4分解還產生了NH3和H2O，裝置D的作用是吸收SO2，裝置E的作用是吸收NH3；

答案為吸收NH3；

④根據③的分析，(NH4)2SO4加熱到400℃分解生成的NH3、SO2、H2O，在A、D之間發生化合反應生成白色固體(NH4)2SO3；

答案為(NH4)2SO3；

⑤在A、D之間不需要增加防倒吸的安全瓶的原因是：雖然SO2易溶于水，當(NH4)2SO4分解過程中不斷通入N2，N2難溶于水，N2稀釋SO2，起到了防止倒吸的作用；

答案為(NH4)2SO4分解過程中不斷通入N2，N2難溶于水，N2稀釋SO2，起到了防止倒吸的作用

⑥根據上述分析，(NH4)2SO4加熱到400℃分解生成SO2、NH3、H2O，S元素的化合價由＋6價降至＋4價，根據得失電子數目守恒，，只能為N元素的化合價升高，由于氣體中無氮氧化物，，說明生成N2，根據得失電子守恒和原子守恒，分解的化學方程式為3(NH4)2SO44NH3↑＋N2↑＋3SO2↑＋6H2O；

答案為3(NH4)2SO44NH3↑＋N2↑＋3SO2↑＋6H2O。