Question

（2013?崇明縣一模）現(xiàn)有兩份銨鹽樣品A、B，其成分都是（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物．甲、乙兩個研究性學習小組的同學想要確定A和B中各成分的含量．
甲組同學取了數(shù)分相同質量的樣品A溶于水，然后分別加入不同體積的1mol/L的NaOH溶液，水浴加熱至氣體全部逸出．（此溫度下，銨鹽不分解）．該氣體干燥后用足量的濃硫酸完全吸收．濃硫酸增重的質量與加入NaOH溶液的體積的關系如右圖．分析該圖象，并回答下列問題：
（1）寫出ab段涉及的離子方程式：

NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O

．
（2）c點對應的數(shù)值是

4.25

；樣品A中（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的物質的量之比為

9：2

．
乙組同學取了數(shù)份不同質量的樣品B，分別加入到200mL 1mol/L的NaOH溶液中，同樣用水浴加熱，將逸出氣體干燥后再用濃H₂SO₄吸收．測定結果如下表：

實驗編號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
銨鹽的質量（g）	9.88	19.76	29.64	49.40
濃硫酸增加的質量（g）	m	m	1.36	0

分析該表，并回答下列問題：
（3）①分析實驗數(shù)據可知，實驗編號為

I

的實驗中，氫氧化鈉足量，銨鹽中的銨根離子完全轉化成氣體；m的值為

2.04

．
②計算樣品B中氮元素的質量分數(shù)．（用小數(shù)表示，保留兩位小數(shù)）
（4）乙組同學在研究時發(fā)現(xiàn)，濃硫酸增重的質量與樣品B的質量之間滿足一定的函數(shù)關系．假設樣品的質量為x（g），濃硫酸增重的質量為y（g）．求：當x在不同范圍時y與x的函數(shù)關系．

Answer 1

分析：（1）向（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液，氫氧離子先和氫離子反應生成水，后和銨根離子反應生成氨氣，所以圖象中先沒有氣體生成后有氣體生成，故0-a段是氫離子和氫氧根離子反應，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應；
（2）a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應，根據氨氣和氫氧化鈉之間的關系式計算a-b段生成氨氣的量；根據氫離子的量計算硫酸氫銨的量，再根據氨氣、硫酸氫銨、硫酸銨之間的關系計算硫酸銨的量，從而得出A中（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄的物質的量之比；
（3）①II中銨鹽質量是I的2倍，如果氫氧化鈉過量，則II中生成的氨氣量應該是I中的2倍，實際上相等，則說明II中氫氧化鈉的量不足，I中氫氧化鈉足量，
根據III中氨氣的量計算生成氨氣需要氫氧化鈉的量，剩余的氫氧化鈉和氫離子反應，從而計算得出硫酸氫銨的量，剩余的是硫酸銨的量，I中的硫酸銨和硫酸氫銨是III中的

1

3

，根據銨根離子的量計算氨氣的量；
②氮原子的質量與總質量的比即為氮元素的質量分數(shù)；
（4）分情況討論：當n（NH₄HSO₄）≥n（NaOH）時沒有氨氣生成，當n（NaOH）≥2n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄）時氨氣完全析出，當介于二者之間時，生成部分氨氣．

解答：解：（1）0-a段是氫離子和氫氧根離子反應，a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應，所以a-b段的離子反應方程式為：NH₄⁺+OH^-  

△   .

NH₃↑+H₂O，故答案為：NH₄⁺+OH^-  

△   .

 NH₃↑+H₂O；
（2）a-b段是銨根離子和氫氧根離子反應，a-b段的離子反應方程式為：NH₄⁺+OH^- 

△   .

 NH₃↑+H₂O，根據離子方程式知，
m（NH₃）=n（NH₃）M（NH₃）=n（NaOH）M（NH₃）=1mol/L×（0.275-0.025）L×17g/mol=4.25g；
0-a段是氫離子和氫氧根離子反應，根據2NH₄HSO₄+2NaOH=（NH₄）₂SO₄+Na₂SO₄+2H₂O知，n（NH₄HSO₄）=n（NaOH）
=1mol/L×0.025L=0.025mol，硫酸氫銨中n（NH₄⁺）=n（NH₄HSO₄）=0.025mol
則n（（NH₄）₂SO₄）=

1mol/L×(0.275-0.025)L-0.025mol

2

=0.1125mol，
所以n（（NH₄）₂SO₄）：n（NH₄HSO₄）=0.1125mol：0.025mol=9：2，
故答案為：4.25；9：2； 
（3）①II中銨鹽質量是I的2倍，如果氫氧化鈉過量，則II中生成的氨氣量應該是I中的2倍，實際上相等，則說明II中氫氧化鈉的量不足，I中氫氧化鈉足量；
III中生成氨氣需要n（NaOH）=n（NH₃）=

1.36g

17g/mol

=0.08mol，剩余的氫氧化鈉和氫離子反應，硫酸氫銨中n（H⁺）=n（NH₄HSO₄）=n（NaOH）（剩余）=1mol/L×0.2L-0.08mol=0.12mol，I中的硫酸銨和硫酸氫銨是III中的

1

3

，所以I中硫酸氫銨的物質的量是0.04mol，則I中n（（NH₄）₂SO₄）=

9.88g-0.04mol×115g/mol

132g/mol

=0.04mol，
所以m（NH₃）=[n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄）]M（NH₃）=0.12mol×17g/mol=2.04g，即m=2.04，
故答案為：Ⅰ；2.04；
②氮元素的質量分數(shù)=

[n(NH4HSO4)+2n((NH4)2SO4) ]M(N)

m(總)

×100%=

0.12mol×14g/mol

9.88g

×100%=17%，故答案為：17%；
（4）①當n（NH₄HSO₄）≥n（NaOH）=1mol/L×0.2L=0.2mol，該化合物中硫酸銨和硫酸氫銨的物質的量相等，所以x≥0.2mol×（115+132）g/mol=49.4g，y=0；
即沒有氨氣生成，所以當x≥49.4g，y=0；
②當n（NaOH）≥2n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄）時氨氣完全析出，即0.2mol=1mol/L×0.2L=n（NaOH）≥2n（NH₄HSO₄）+2n（（NH₄）₂SO₄），所以x≤0.05mol×（115+132）g/mol=12.35g，y=

xg

247g/mol

×3×17g/mol=

51x

247

g；
③當介于二者之間時，生成部分氨氣，即49.40g＞x＞12.35g，y=3.4-

17x

247

，
答：x在不同范圍時y與x的函數(shù)關系為．

點評：本題考查探究物質的組成及其含量的測定，明確各段發(fā)生的反應是解本題關鍵，注意氫氧化鈉和硫酸氫銨和硫酸銨的混合溶液反應時離子反應的先后順序，為易錯點．