Question

現(xiàn)有兩份銨鹽樣品A、B，其成分都是（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物．甲、乙兩個研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想要確定A和B中各成分的含量．
甲組同學(xué)取了數(shù)分相同質(zhì)量的樣品A溶于水，然后分別加入不同體積的1mol/L的NaOH溶液，水浴加熱至氣體全部逸出．（此溫度下，銨鹽不分解）．該氣體干燥后用足量的濃硫酸完全吸收．濃硫酸增重的質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積的關(guān)系如右圖．分析該圖象，并回答下列問題：
（1）寫出ab段涉及的離子方程式：______．
（2）c點對應(yīng)的數(shù)值是______；樣品A中（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比為______．
乙組同學(xué)取了數(shù)份不同質(zhì)量的樣品B，分別加入到200mL 1mol/L的NaOH溶液中，同樣用水浴加熱，將逸出氣體干燥后再用濃H₂SO₄吸收．測定結(jié)果如下表：

實驗編號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
銨鹽的質(zhì)量（g）	9.88	19.76	29.64	49.40
濃硫酸增加的質(zhì)量（g）	m	m	1.36	0

分析該表，并回答下列問題：
（3）①分析實驗數(shù)據(jù)可知，實驗編號為______的實驗中，氫氧化鈉足量，銨鹽中的銨根離子完全轉(zhuǎn)化成氣體；m的值為______．
②計算樣品B中氮元素的質(zhì)量分數(shù)．（用小數(shù)表示，保留兩位小數(shù)）
（4）乙組同學(xué)在研究時發(fā)現(xiàn)，濃硫酸增重的質(zhì)量與樣品B的質(zhì)量之間滿足一定的函數(shù)關(guān)系．假設(shè)樣品的質(zhì)量為x（g），濃硫酸增重的質(zhì)量為y（g）．求：當(dāng)x在不同范圍時y與x的函數(shù)關(guān)系．

Answer 1

解：（1）0-a段是氫離子和氫氧根離子反應(yīng)，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)，所以a-b段的離子反應(yīng)方程式為：NH₄⁺+OH^- NH₃↑+H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^- NH₃↑+H₂O；
（2）a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)，a-b段的離子反應(yīng)方程式為：NH₄⁺+OH^- NH₃↑+H₂O，根據(jù)離子方程式知，
m（NH₃）=n（NH₃）M（NH₃）=n（NaOH）M（NH₃）=1mol/L×（0.275-0.025）L×17g/mol=4.25g；
0-a段是氫離子和氫氧根離子反應(yīng)，根據(jù)2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O知，n（NH₄HSO₄）=n（NaOH）
=1mol/L×0.025L=0.025mol，硫酸氫銨中n（NH₄⁺）=n（NH₄HSO₄）=0.025mol
則n（（NH₄）₂SO₄）==0.1125mol，
所以n（（NH₄）₂SO₄）：n（NH₄HSO₄）=0.1125mol：0.025mol=9：2，
故答案為：4.25；9：2；
（3）①II中銨鹽質(zhì)量是I的2倍，如果氫氧化鈉過量，則II中生成的氨氣量應(yīng)該是I中的2倍，實際上相等，則說明II中氫氧化鈉的量不足，I中氫氧化鈉足量；
III中生成氨氣需要n（NaOH）=n（NH₃）==0.08mol，剩余的氫氧化鈉和氫離子反應(yīng)，硫酸氫銨中n（H⁺）=n（NH₄HSO₄）=n（NaOH）（剩余）=1mol/L×0.2L-0.08mol=0.12mol，I中的硫酸銨和硫酸氫銨是III中的，所以I中硫酸氫銨的物質(zhì)的量是0.04mol，則I中n（（NH₄）₂SO₄）==0.04mol，
所以m（NH₃）=[n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄）]M（NH₃）=0.12mol×17g/mol=2.04g，即m=2.04，
故答案為：Ⅰ；2.04；
②氮元素的質(zhì)量分數(shù)=×100%==17%，故答案為：17%；
（4）①當(dāng)n（NH₄HSO₄）≥n（NaOH）=1mol/L×0.2L=0.2mol，該化合物中硫酸銨和硫酸氫銨的物質(zhì)的量相等，所以x≥0.2mol×（115+132）g/mol=49.4g，y=0；
即沒有氨氣生成，所以當(dāng)x≥49.4g，y=0；
②當(dāng)n（NaOH）≥2n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄）時氨氣完全析出，即0.2mol=1mol/L×0.2L=n（NaOH）≥2n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄），所以x≤0.05mol×（115+132）g/mol=12.35g，y==；
③當(dāng)介于二者之間時，生成部分氨氣，即49.40g＞x＞12.35g，y=3.4-，
答：x在不同范圍時y與x的函數(shù)關(guān)系為．
分析：（1）向（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，氫氧離子先和氫離子反應(yīng)生成水，后和銨根離子反應(yīng)生成氨氣，所以圖象中先沒有氣體生成后有氣體生成，故0-a段是氫離子和氫氧根離子反應(yīng)，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)；
（2）a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)，根據(jù)氨氣和氫氧化鈉之間的關(guān)系式計算a-b段生成氨氣的量；根據(jù)氫離子的量計算硫酸氫銨的量，再根據(jù)氨氣、硫酸氫銨、硫酸銨之間的關(guān)系計算硫酸銨的量，從而得出A中（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比；
（3）①II中銨鹽質(zhì)量是I的2倍，如果氫氧化鈉過量，則II中生成的氨氣量應(yīng)該是I中的2倍，實際上相等，則說明II中氫氧化鈉的量不足，I中氫氧化鈉足量，
根據(jù)III中氨氣的量計算生成氨氣需要氫氧化鈉的量，剩余的氫氧化鈉和氫離子反應(yīng)，從而計算得出硫酸氫銨的量，剩余的是硫酸銨的量，I中的硫酸銨和硫酸氫銨是III中的，根據(jù)銨根離子的量計算氨氣的量；
②氮原子的質(zhì)量與總質(zhì)量的比即為氮元素的質(zhì)量分數(shù)；
（4）分情況討論：當(dāng)n（NH₄HSO₄）≥n（NaOH）時沒有氨氣生成，當(dāng)n（NaOH）≥2n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄）時氨氣完全析出，當(dāng)介于二者之間時，生成部分氨氣．
點評：本題考查探究物質(zhì)的組成及其含量的測定，明確各段發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意氫氧化鈉和硫酸氫銨和硫酸銨的混合溶液反應(yīng)時離子反應(yīng)的先后順序，為易錯點．