Question

鈉是活潑的堿金屬元素，鈉及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用．
完成下列計算：
（1）疊氮化鈉（NaN₃）受撞擊分解產(chǎn)生鈉和氮氣，故可應(yīng)用于汽車安全氣囊．若78克疊氮化鈉完全分解，產(chǎn)生標準狀況下氮氣

 

L．
（2）鈉-鉀合金可在核反應(yīng)堆中用作熱交換液．5.05g鈉-鉀合金溶于200mL水生成0.075mol氫氣．計算溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度

 

（忽略液體體積變化）．
（3）氫氧化鈉溶液處理鋁土礦并過濾，得到含鋁酸鈉的溶液．向該溶液中通入二氧化碳，有下列反應(yīng)：2NaAl（OH）₄+CO₂→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O
己知通入二氧化碳112L（標準狀況下），生成的Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為4：5．若向該溶液中通入的二氧化碳為224L（標準狀況下），計算生成的 Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量的最大值．
（4）為測定某硫酸吸收含氨氣廢氣后，所得銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)，現(xiàn)將不同質(zhì)量的銨鹽固體分別加入到50.00mL相同濃度的氫氧化鈉溶液中，沸水浴加熱至氣體全部逸出（此溫度下銨鹽不分解）．該氣體經(jīng)干燥后用濃硫酸吸收完全，測定濃硫酸增加的質(zhì)量．部分測定結(jié)果如下表：

銨鹽的質(zhì)量/g	10.00	20.00	30.00	50.00
濃硫酸增加的質(zhì)量/g	m	m	1.29	0

試回答：
該銨鹽的成分為

 

．
該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)為：

 

（須列式計算）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)疊氮化鈉分解的化學(xué)方程式結(jié)合生成的氮氣的質(zhì)量可以計算出疊氮化鈉的質(zhì)量；
（2）根據(jù)金屬的質(zhì)量之和為5.05g及反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體來列式計算即可；
（3）先根據(jù)生成的Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為4：5得出溶液中含有氫氧化鈉，二氧化碳先與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，然后二氧化碳與NaAl（OH）₄反應(yīng)生成Al（OH）₃和Na₂CO₃來計算；最后根據(jù)當溶液中的二氧化碳與NaAl（OH）₄恰好反應(yīng)生成Al（OH）₃和Na₂CO₃時生成的 Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量的達最大值；
（4）本反應(yīng)歷程是：OH^-首先是和NH₄HSO₃中的H⁺反應(yīng)，隨后有多的OH^-再和NH₄⁺反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH₄HSO₃的量也增大，放出的氨氣的量會為0，濃硫酸增加的質(zhì)量就是氨氣的質(zhì)量．第一次和第二次放出的氨氣的量是一樣的，所以說第一次肯定是OH^-的量過量．利用第二次的量計算（因為OH^-不足）．

解答：解：（1）設(shè)產(chǎn)生標準狀況下氮氣xL，則
2NaN₃

撞擊  .

  2Na+3N₂↑
130g              3×22.4L/mol
78g                xL

130g

78g

=

3×22.4L/mol

xL

解得：x=40.32，故答案為：40.32；     
（2）設(shè)鈉、鉀的物質(zhì)的量分別為x、y，則
2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2K+2H₂O═2KOH+H₂↑、
x          x    

x

2

       y            

y

2

   
 

x

2

+

y

2

=0.075，
 23X+39Y=5.05
解得：x=0.05mol，y=0.1mol，NaOH的物質(zhì)的量為0.05mol，其物質(zhì)的量濃度為：

0.05mol

0.2L

=0.25mol/L，故答案為：0.25mol/L；
（3）根據(jù)生成的Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為4：5得出溶液中含有氫氧化鈉，112L二氧化碳的物質(zhì)的量為：5mol，
2NaOH+CO₂→Na₂CO₃+H₂O
 2x      x     x  
2NaAl（OH）₄+CO₂→2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O，
  2y         y       2y         y  

2y

x+y

=

4

5

，
x+y=5
解得：x=3，y=2，NaOH的物質(zhì)的量為6mol，參加反應(yīng)的NaAl（OH）₄4mol，
若向該溶液中通入224L二氧化碳，即10mol（標準狀況下），當溶液中的二氧化碳與NaAl（OH）₄恰好反應(yīng)生成Al（OH）₃和Na₂CO₃時生成的 Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量的達最大值．
2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O
 6mol      3mol    3mol
2NaAl（OH）₄+CO₂=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃+H₂O
           7mol     14mol      7mol
生成的 Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量的最大值分別為14mol、10 mol，
答：生成的 Al（OH）₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量的最大值分別為14mol、10 mol；
（4）從吸收塔出來的氣體用一定量氨水吸收，得到的銨鹽產(chǎn)品是（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的混合物；本反應(yīng)歷程是：OH^-首先是和NH₄HSO₄中的H⁺反應(yīng)，隨后有多的OH^-再和NH₄⁺反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH₄HSO₄的量也增大，放出的氨氣的量會為0．
由題知銨鹽質(zhì)量為30.00g時，產(chǎn)生0.076mol NH₃．該銨鹽中NH₄HSO₄先與NaOH溶液反應(yīng)，2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+H₂O，只有當NH₄HSO₄中的H⁺消耗完全后，NH₄⁺才能與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生NH₃，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．據(jù)此判斷銨鹽質(zhì)量為10.00g時NaOH溶液過量，銨鹽質(zhì)量為20.00g和30.00g時，消耗的NaOH質(zhì)量相等．
設(shè)10.00g銨鹽中NH₄HSO₄ 與（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量分別為X、Y，則有：

銨鹽質(zhì)量/g	10.00	20.00	30.00	40.00
含NH4HSO4、（NH4）2SO4/mol	X、Y	2X、2Y	3X、3Y	4X、4Y
產(chǎn)生NH3/mol	X+2Y	X+2Y	0.076mol	0
消耗NaOH/mol	2X+2Y	3X+2Y	3X+0.076mol	3X+0.076mol

因此3X+2Y=3X+0.076mol，解得2Y=0.076mol，又115X+132Y=10.00，得X=0.043mol．
則該銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)

(0.043mol+0.076mol)×14g/mol

10g

×100%=16.7%，
即銨鹽中氮元素的質(zhì)量分數(shù)為16.7%，故答案為：（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄；16.7%．

點評：本題以元素化合物為載體命題，題目的難度較大，意在考查考生的計算能力和分析、推理能力．