Question

14．（NH₄）₂SO₄俗称硫铵，常用作氮肥和化工原料．查阅资料发现（NH₄）₂SO₄在260℃和400℃时分解产物不同．现选用下图所示装置进行实验（夹持和加热装置略）对其分解产物进行实验探究．

（1）连接装置A-B-C-D，检查气密性，按图示加入试剂（装置B盛0.5000mol/L盐酸 70.00mL）通入N₂排尽空气后，于260℃加热装置A一段时间，停止加热，冷却，停止通入N₂．品红溶液不褪色．取下装置B，加入指示利．用0.2000mol/LNaOH溶液滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH溶液25.00mL，经检验滴定后的溶液中无SO₄^2-
①仪器X的名称是圆底烧瓶；实验中开始加热后还要继续通入氮气的目的是将A中产生的气体全部排出，被后面装置中的试剂吸收．品红溶液不褪色和滴定后B的溶液中无SO₄^2-，说明该条件下硫铵的分解产物除了NH₃外还有H₂SO₄．
②滴定前，要排尽滴定管尖嘴的气泡，其操作方法为大拇指和食指的指尖挤压玻璃球，并将尖嘴部分向上翘起．通过滴定测得装置B内溶液吸收NH₃的物质的量是0.03mol．
（2）连接装置A-D-B，检查气密性．按图示重新加入试剂；通入N₂排尽空气后，于400℃加热装置A至（NH₄）₂SO₄完全分解无残留物．停止加热，冷却．停止通入N₂，观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体．经检验，该白色固体和装置D内溶液中有SO₃^2-无SO₄^2-．进一步研究发现，气体产物中无氮氧化物．
①若用HNO₃酸化的Ba（NO₃）₂ 检验装置D内溶液中是否存在SO₃^2-，是否合理，理由是不合理，因为无论溶液中存在SO₃^2- 还是SO₄^2- 均会产生同样的现象；
②（NH₄）₂SO₄在400℃分解的化学方程是3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑，单位物质的量的硫铵完全分解转移电子的物质的量为2mol．

Answer 1

分析 （1）①仪器X为圆底烧瓶；排尽装置中生成的气体，以便被充分吸收；品红溶液不褪色和滴定后B的溶液中无SO₄^2-，说明该条件下硫铵的分解产物除了NH₃外还有生成硫酸；
②滴定前，要排尽滴定管尖嘴的气泡的操作方法为：大拇指和食指的指尖挤压玻璃球，并将尖嘴部分向上翘起；
根据消耗氢氧化钠计算B装置中剩余的HCl，参加反应的HCl吸收分解生成的NH₃，发生反应：NH₃+HCl=NH₄Cl，进而计算吸收NH₃的物质的量，
（2）①硝酸具有强氧化性，可以将亚硫酸根氧化为硫酸根，无论是否含有亚硫酸根，再加入硝酸钡溶液得到得到白色沉淀；
②装置D内溶液中有SO₃^2-，说明分解生成SO₂，装置A、D之间的导气管内有少量白色固体，白色固体应是二氧化硫、氨气与水形成的盐，装置B内溶液吸收的气体是氨气，（NH₄）₂SO₄在400℃分解时，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合价降低，根据电子转移守恒，只能为N元素化合价升高，气体产物中无氮氧化物，说明生成N₂．

解答 解：（1）①由仪器的结构特征可知，仪器X为圆底烧瓶；通入氮气的目的是：将A中产生的气体全部排出，被后面装置中的试剂吸收；品红溶液不褪色和滴定后B的溶液中无SO₄^2-，说明该条件下硫铵的分解产物除了NH₃外还有生成硫酸，
故答案为：圆底烧瓶；将A中产生的气体全部排出，被后面装置中的试剂吸收；H₂SO₄；
②滴定前，要排尽滴定管尖嘴的气泡的操作方法为：大拇指和食指的指尖挤压玻璃球，并将尖嘴部分向上翘起；
滴定剩余盐酸，终点时消耗NaOH为0.025L×0.2mol/L=0.005mol，故剩余HCl为0.005mol，则参加反应的HCl为0.07L×0.5mol/L-0.005mol=0.03mol，参加反应的HCl吸收分解生成的NH₃，发生反应：NH₃+HCl=NH₄Cl，故吸收NH₃的物质的量为0.03mol，
故答案为：大拇指和食指的指尖挤压玻璃球，并将尖嘴部分向上翘起；0.03；
（2）①硝酸具有强氧化性，可以将亚硫酸根氧化为硫酸根，无论是否含有亚硫酸根，再加入硝酸钡溶液得到得到白色沉淀，故实验方案不合理，
故答案为：不合理，因为无论溶液中存在SO₃^2- 还是SO₄^2- 均会产生同样的现象；
②装置D内溶液中有SO₃^2-，说明分解生成SO₂，装置A、D之间的导气管内有少量白色固体，白色固体应是二氧化硫、氨气与水形成的盐，装置B内溶液吸收的气体是氨气，（NH₄）₂SO₄在400℃分解时，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合价降低，根据电子转移守恒，只能为N元素化合价升高，气体产物中无氮氧化物，说明生成N₂，分解反应方程式为：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑，单位物质的量的硫铵完全分解生成二氧化硫为1mol，则转移电子的物质的量为1mol×（6-4）=2mol，
故答案为：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑；2mol．

点评 本题考查化学实验，涉及化学仪器、滴定操作、实验方案设计、化学计算、物质推断、化学方程式书写等，是对学生综合能力的考查，较好的考查学生分析推理能力、知识迁移运用能力难度中等．