Question

2．有一瓶白色固體，取0.271g放入試管中加熱，固體逐漸減少直至完全消失，試管口有大量水珠生成：取相同質(zhì)量這種固體跟過量的堿石灰共熱，生成一種能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，這些氣體恰好能和25ml0.1mol/L的硫酸溶液完全反應(yīng)；另取同樣的質(zhì)量的固體跟過量的稀硫酸作用，生成的氣體全部通入石灰水中，得0.30g白色沉淀．
（1）該白色固體中所含陽離子和陰離子的物質(zhì)的量之比是多少？
（2）這瓶白色固體由哪些物質(zhì)組成？0.271g樣品中各組分的物質(zhì)的量分別是多少？

Answer 1

分析 能使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體為氨氣，根據(jù)硫酸的物質(zhì)的量計(jì)算出0.271g該固體中含有銨根離子的物質(zhì)的量；與鹽酸反應(yīng)生成的無色、無味且能夠使澄清石灰水變渾濁的氣體為二氧化碳，生成的白色沉淀為碳酸鈣，根據(jù)碳酸鈣的物質(zhì)的量可以計(jì)算出白色固體中含有碳酸根或者碳酸氫根離子的物質(zhì)的量，根據(jù)加熱固體后完全分解且沒有殘留物，說明該白色固體為碳酸氫銨或碳酸銨或它們的混合物，根據(jù)生成的氨氣和二氧化碳的物質(zhì)的量可計(jì)算出銨根離子、碳酸根和碳酸氫根離子的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定白色固體的組成．

解答 解：（1）固體與堿液共熱時(shí)放出能使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明有NH₄⁺存在，這些氣體恰好能和25ml0.1mol/L的硫酸溶液完全反應(yīng)，則n（NH₄⁺）=2×n（H₂SO₄）=2×0.100mol/L×0.025L=0.005mol；固體與酸反應(yīng)所生成的無色無臭氣體能與石灰水作用產(chǎn)生白色沉淀，證實(shí)固體中有CO₃^2-或HCO₃^-；
n（CO₃^2-或HCO₃^-）=n（CaCO₃）=$\frac{0.300g}{100g/mol}$=0.003mol，該固體中陰陽離子物質(zhì)的量之比為：0.003mol：0.005mol=3：5，
答：該固體中陰陽離子物質(zhì)的量之比為3：5；
（2）該固體加熱分解后，試管內(nèi)沒有任何殘留物，試管口有大量水珠生成，以及生成除水蒸氣之外只有兩種氣體，說明該固體中不含任何金屬離子和其他酸根離子，根據(jù)（1）中求得的陰陽離子物質(zhì)的量之比可知，該固體為（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃的混合物，
設(shè)（NH₄）₂CO₃的物質(zhì)的量為x，NH₄HCO₃的物質(zhì)的量為y，根據(jù)銨根離子和C原子守恒得：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.003mol}\\{2x+y=0.005mol}\end{array}\right.$，解得：$\left\{\begin{array}{l}{x=0.002mol}\\{y=0.001mol}\end{array}\right.$，代入計(jì)算樣品總質(zhì)量：0.002×96g+0.001×79g=0.271g，進(jìn)上步說明該固體為（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃的混合物
答：這瓶白色固體由（NH₄）₂CO₃和NH₄HCO₃組成，0.271g樣品中各組分中，（NH₄）₂CO₃的物質(zhì)的量為0.002mol，NH₄HCO₃的物質(zhì)的量為0.001mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了未知物檢驗(yàn)，判斷與計(jì)算相結(jié)合，對(duì)學(xué)生的綜合能力要求更高，要注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的整合，同時(shí)又要善于將題分解成若干個(gè)小題，各個(gè)擊破，然后再綜合考慮．