Question

2．在100mL NaOH溶液中加入NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄固定混合物共熱，若加入混合物的質量和產生氣體的體積（已換算成標準裝）的關系如圖所示（假定生成的NH₃全部逸出）．試計算：
（1）21.5克固體混合物，在標準狀況下產生的氣體體積；
（2）NaOH溶液的物質的量濃度；
（3）固體混合物中，NH₄NO₃與（NH₄）₂SO₄的物質的量之比；
（4）當NaOH溶液的體積為140mL，固體混合物的質量為51.6g，充分反應后，生成的氣體體積（標準狀況）

Answer 1

分析 （1）氫氧化鈉與NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄的混合物生成氨氣，發(fā)生反應NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O，由圖象可知，加入固體34.4g時生成氨氣體積增大為11.2L，所以21.5克固體混合物時，堿過量，然后根據列出比例式求解；
（2）結合方程式計算氫氧根的物質的量，再根據c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鈉的物質的量濃度；
（3）設出硝酸銨、硫酸銨的物質的量，然后根據二者的質量、生成氨氣的物質的量列式計算出硝酸銨、硫酸銨的物質的量即可；
（4）當固體混合物的質量是51.6 g時，固體混合物完全反應消耗的氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{51.6g}{34.4g}$×100ml=150ml，而V（NaOH）=140 mL，說明固體過量，故n（NH₃）=n（NaOH），據此計算解答．

解答 解：（1）加入固體34.4g時生成氨氣體積增大為11.2L，所以加入21.5克固體混合物時，堿過量，設生成氣體體積為：V，則 $\frac{34.4g}{21.5g}=\frac{11.2L}{V}$，解之得：V=7L，
答：21.5克固體混合物，在標準狀況下產生的氣體體積為7L；
（2）由圖可知：100 mL NaOH溶液跟34.4 g 銨鹽恰好完全反應，根據：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，c（NaOH）=$\frac{\frac{11.2L}{22.4L/mol}}{0.1L}$=5mol/L，
答；NaOH溶液的物質的量濃度為5mol/L；
（3）設34.4g固體中NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄的物質的量分別為xmol和ymol，則根據總質量可得：①80g/mol×x+132/mol×y=34.4 g，
再根據生成氨氣的物質的量可得：②x+2y=$\frac{11.2}{22.4}$mol，
①②聯立解得：x=0.1、y=0.2，所以兩者的物質的量之比為：1：2，
答：固體混合物中，NH₄NO₃與（NH₄）₂SO₄的物質的量之比為1：2；
（4）當固體混合物的質量是51.6 g時，固體混合物完全反應消耗的氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{51.6g}{34.4g}$×100ml=150ml，而V（NaOH）=140 mL，說明固體過量，所以n（NH₃）=n（NaOH）=5 mol/L×0.14 L=0.7mol，V（NH₃）=0.7mol×22.4 L/mol=15.68 L，
答：當NaOH溶液的體積為140mL，固體混合物的質量為51.6g，充分反應后，生成的氣體體積15.68．

點評 本題以圖象形式，考查混合物的有關計算，注意發(fā)生反應的本質，利用離子方程式進行解答，綜合考查學生分析解決問題的能力，難度中等．