Question

有一瓶白色固体，取少量置于试管中加热，固体逐渐消失，放出水蒸气和其他两种气体，试管内除管口有少量水珠外，没有任何残留物．
取0.350g这种固体跟过量的碱液反应，生成一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，这些气体正好能和30.0mL 0.100mol/L H₂SO₄完全反应；
令以0.350g该固体跟足量盐酸反应，放出一种无色、无臭的气体，将这些气体通入过量的澄清石灰水中，得到0.400g白色沉淀．
（1）计算0.350g固体中含有的阴离子和阳离子的物质的量．
（2）根据实验及计算结果确定白色固体是什么？写出判断的依据．

Answer 1

考点：几组未知物的检验

专题：物质检验鉴别题

分析：能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，根据硫酸的物质的量计算出0.350g该固体中含有铵根离子的物质的量；与盐酸反应生成的无色、无味且能够使澄清石灰水变浑浊的气体为二氧化碳，生成的白色沉淀为碳酸钙，根据碳酸钙的物质的量可以计算出白色固体中含有碳酸根或者碳酸氢根离子的物质的量，根据加热固体后完全分解且没有残留物及阴阳离子的物质的量之比可以确定该白色固体为碳酸氢铵和碳酸铵混合物，铵根离子、碳酸根和碳酸氢根离子的物质的量列式计算出白色固体的组成．

解答： 解：固体与碱液共热时放出能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，证明有NH₄⁺存在；
固体与酸反应所生成的无色无臭气体能与石灰水作用产生白色沉淀，证实固体中有CO₃^2-或HCO₃^-；
n（CO₃^2-或HCO₃^-）=n（CaCO₃）=

0.400g

100g/mol

=0.004mol，n（NH₄⁺）=2×n（H₂SO₄）=2×0.100mol/L×0.03L=0.006mol，
该固体中阴阳离子物质的量之比为：0.004mol：0.006mol=2：3，
该固体加热分解后，试管内没有任何残留物，以及生成除水蒸气之外只有两种气体，说明该固体中不含任何金属离子和其他酸根离子，
所以该固体为（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃的混合物，
设（NH₄）₂CO₃的物质的量为x，NH₄HCO₃的物质的量为y，根据铵根离子和C原子守恒得：

x+y=0.004mol 2x+y=0.006mol

，解得：

x=0.002mol y=0.002mol

，
（1）根据以上分析可知，0.350g固体中含有的阴离子和阳离子的物质的量分别为：n（CO₃^2-）=0.002mol，n（HCO₃^-）=0.002mol，n（NH₄⁺）=0.006mol，
答：0.350g固体中含有的阴离子和阳离子的物质的量为：n（CO₃^2-）=0.002mol，n（HCO₃^-）=0.002mol，n（NH₄⁺）=0.006mol；
（2）根据以上计算可知，该固体为（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃的混合物，
故答案为：该固体为（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃的混合物；该固体加热分解后，试管内没有任何残留物，以及生成除水蒸气之外只有两种气体，说明该固体中不含任何金属离子和其他酸根离子，所以该固体为（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃的混合物．

点评：本题考查了未知物检验，判断与计算相结合，对学生的综合能力要求更高，要注意对基础知识的整合，同时又要善于将题分解成若干个小题，各个击破，然后再综合考虑．