Question

14．研究硫元素及其化合物的性質(zhì)具有重要意義．
（1）硫離子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，加熱時，硫元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O．
（2）（NH₄）₂SO₄是常用的化肥和化工原料，受熱易分解，某興趣小組擬探究其分解產(chǎn)物．
[查閱資料]（NH₄）₂SO₄在260℃～400℃時分解產(chǎn)物不同．
[實(shí)驗(yàn)探究]該小組擬選用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持和加熱裝置略）

實(shí)驗(yàn)1：連接裝置A→B→C→D，檢查氣密性．按圖示加入試劑（裝置B盛0.5000mol/L鹽酸70.00mL）通入N₂排盡空氣后，于260℃加熱裝置A一段時間，停止加熱，冷卻，停止通入N₂．品紅溶液不褪色．取下裝置B，加入指示利．用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余鹽酸，終點(diǎn)時消耗NaOH溶液25.00mL．經(jīng)檢驗(yàn)滴定后的溶液中無SO₄^2-．
①儀器X的名稱是圓底燒瓶．
②裝置B內(nèi)溶液吸收氣體的物質(zhì)的量是0.03mol．
實(shí)驗(yàn)2：連接裝置A→D→B，檢查氣密性．按圖示重新加入試劑；通入N₂排盡空氣后，于400℃加熱裝置A至（NH₄）₂SO₄完全分解無殘留物．停止加熱，冷卻．停止通入N₂，觀察到裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體．經(jīng)檢驗(yàn)，該白色固體和裝置D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-．進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，氣體產(chǎn)物中無氮氧化物．
③檢查裝置D內(nèi)溶液中有SO₃^2-無SO₄^2-的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是取少許D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性氣味的氣體，說明D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-．
④裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是NH₃．
⑤（NH₄）₂SO₄在400℃分解的化學(xué)方程式是3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）S是16號元素．S原子獲得2個電子變?yōu)镾^2-，據(jù)此書寫硫離子的結(jié)構(gòu)示意圖；加熱時，硫元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液是濃硫酸與木炭反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（2）實(shí)驗(yàn)1：①根據(jù)裝置圖可知儀器X為圓底燒瓶；
 ②根據(jù)消耗氫氧化鈉計(jì)算B裝置中剩余的HCl，參加反應(yīng)的HCl吸收分解生成的NH₃，發(fā)生反應(yīng)：NH₃+HCl=
NH₄Cl，進(jìn)而計(jì)算吸收NH₃的物質(zhì)的量，
實(shí)驗(yàn)2：③取D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解且生成刺激性氣味的氣體，說明D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-；
④裝置D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，說明分解生成SO₂，裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體，白色固體應(yīng)是二氧化硫、氨氣與水形成的鹽，裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是氨氣；
⑤由④中分析可知，（NH₄）₂SO₄在400℃分解時，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合價降低，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，只能為N元素化合價升高，氣體產(chǎn)物中無氮氧化物，說明生成N₂，配平書寫方程式．

解答 解：（1）①S是16號元素．S原子獲得2個電子變?yōu)镾^2-，硫離子的結(jié)構(gòu)示意圖為：，加熱時，硫元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液是濃硫酸與木炭反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化硫和水，反應(yīng)的方程式為：C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案為：；C+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+CO₂↑+2H₂O；
（2）①由儀器X的結(jié)構(gòu)可知，X為圓底燒瓶，
故答案為：圓底燒瓶；
②滴定剩余鹽酸，終點(diǎn)時消耗NaOH為0.025L×0.2mol/L=0.005mol，故剩余HCl為0.005mol，則參加反應(yīng)的HCl為0.07L×0.5mol/L-0.005mol=0.03mol，參加反應(yīng)的HCl吸收分解生成的NH₃，發(fā)生反應(yīng)：NH₃+HCl=NH₄Cl，故吸收NH₃的物質(zhì)的量為0.03mol，
故答案為：0.03；
③檢查裝置D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是：取少許D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性氣味的氣體，說明D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-，
故答案為：取少許D溶液于試管中，加入足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再加入鹽酸，白色沉淀完全溶解，生成刺激性氣味的氣體，說明D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，無SO₄^2-；
④裝置D內(nèi)溶液中有SO₃^2-，說明分解生成SO₂，裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體，白色固體應(yīng)是二氧化硫、氨氣與水形成的鹽，裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是氨氣，
故答案為：NH₃；
⑤由④中分析可知，（NH₄）₂SO₄在400℃分解時，有NH₃、SO₂、H₂O生成，S元素化合價降低，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，只能為N元素化合價升高，氣體產(chǎn)物中無氮氧化物，說明生成N₂，分解反應(yīng)方程式為：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑，
故答案為：3（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$4NH₃↑+3SO₂↑+6H₂O↑+N₂↑．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)，涉及化學(xué)儀器、滴定操作、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)推斷、化學(xué)方程式書寫等，是對學(xué)生綜合能力的考查，較好的考查學(xué)生分析推理能力、知識遷移運(yùn)用能力難度中等．