Question

某氮肥NH₄HCO₃中混有少量（NH₄）₂CO₃，现采用下列方案测定该氮肥中（NH₄）₂CO₃的质量分数：称取5.7g上述样品与2.0mol/L NaOH溶液混合，完全溶解后，低温加热使其充分反应（该温度下铵盐不分解），并使生成的氨气全部被硫酸吸收，测得氨气的质量与所用NaOH溶液体积的关系如图所示：
请回答下列问题：
（1）A点前样品与NaOH反应的离子方程式为

HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O

．
（2）为使生成的氨气被硫酸吸收时不发生倒吸，可以选用装置中的

ABD

．

（3）样品中（NH₄）₂CO₃的质量分数是

16.6

%（保留一位小数）．
（4）当V[NaOH（aq）]=50mL时，生成NH₃的质量为

0.68g

．

Answer 1

分析：（1）NH₄HCO₃中混有少量（NH₄）₂CO₃，加入氢氧化钠溶液显中和再反应，氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子后，氢氧根离子再和铵根离子反应生成氨气；
（2）氨气极易溶于水，被硫酸吸收易发生倒吸，防倒吸装置，需要满足气体倒吸的液体会回落，不能引起倒吸，或不与水溶液接触；
（3）依据图象中消耗的氢氧化钠体积，结合氢氧化钠溶于反应的过程是先和碳酸氢根离子反应，再和铵根离子全部反应生成氨气，消耗氢氧化钠溶于体积70ml，依据反应的定量关系计算得到；
（4）当V[NaOH（aq）]=50mL时，依据化学方程式（NH₄）₂CO₃+2NaOH=Na₂CO₃+2NH₃↑+2H₂O，NH₄HCO₃+2NaOH=Na₂CO₃+NH₃↑+2H₂O，反应的顺序是先和碳酸氢根离子反应后再和铵根离子反应，结合（3）中的计算得到碳酸氢铵的物质的量，依据氢氧根离子反应定量关系计算生成NH₃的质量；

解答：解：（1）NH₄HCO₃中混有少量（NH₄）₂CO₃，加入氢氧化钠溶液显中和再反应，氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子后，氢氧根离子再和铵根离子反应生成氨气，所以A点前样品与NaOH反应的离子方程式为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
故答案为：HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（2）A、倒扣在液面的漏斗可以防止倒吸，利用倒吸液体自身重量回落，故A符合；
B、干燥管上部面积较大，倒吸的液体可以靠自身质量能回落避免倒吸，故B符合；
C、导气管直接插入液体，气体极易溶解于水，会沿导气管倒吸到发生装置，故C不符合；
D、氨气不溶于四氯化碳，先通过四氯化碳后再通过硫酸可以吸收氨气，导气管不和硫酸溶液接触避免了倒吸，故D符合；
故答案为：ABD；
（3）依据图象中生成最大量氨气消耗的氢氧化钠溶液的体积为70ml，氢氧化钠的物质的量=0.07L×2.0mol/L=0.14mol；设样品中含有（NH₄）₂CO₃的质量分数为X，则NH₄HCO₃的质量分数为1-X，（NH₄）₂CO₃+2NaOH=Na₂CO₃+2NH₃↑+2H₂O，NH₄HCO₃+2NaOH=Na₂CO₃+NH₃↑+2H₂O
根据氢氧化钠的用量列方程式：

5.7g×X

96g/mol

×2+

5.7g(1-X)

79g/mol

×2=0.14mol
X=16.9%
样品中（NH₄）₂CO₃的质量分数是 16.9%
故答案为：16.9；
（4）当V[NaOH（aq）]=50mL时，消耗的氢氧化钠物质的量=0.05L×2mol/L=0.1mol；反应过程为：NH₄HCO₃+2NaOH=Na₂CO₃+NH₃↑+2H₂O
（NH₄）₂CO₃+2NaOH=Na₂CO₃+2NH₃↑+2H₂O
由（3）知碳酸氢铵物质的量=n（NH₄HCO₃）=

5.7g×(1-16.9%)

79g/mol

=0.06 mol，则HCO₃^-消耗OH^- 0.06 mol，当V[NaOH（aq）]=50 mL时，与NH₄⁺反应的OH^-为2.0 mol/L×0.050 L-0.06 mol=0.04 mol，则生成n（NH₃）=0.04 mol，质量为17 g/mol×0.04 mol=0.68 g；
故答案为：0.68g；

点评：本题考查了混合物组成的计算应用，图象理解和数据的利用，氢氧化钠反应过程是先中和后与铵根离子反应的顺序的量计算判断，题目难度中等．