Question

10．在50mL NaOH溶液中加入NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄固体混合物，加热充分反应，加入混合物质量和产生的气体体积（标准状况）的关系如图所示．
（1）计算NaOH溶液的物质的量浓度．
（2）混合物中NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄物质的量之比．
（3）当NaOH水溶液的体积为100mL，固体混合物的质量是50.0g时，充分反应后生成气体的体积（标准状况）为多少升．

Answer 1

分析 （1）氢氧化钠与NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄的混合物生成氨气，发生反应NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+2H₂O，由图象可知，加入固体17.2g时生成氨气体积增大为5.6L，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$氨气的物质的量，结合方程式计算NaOH的物质的量，进而计算其物质的量浓度；
（2）设出硝酸铵、硫酸铵的物质的量，然后根据二者的质量、生成氨气的物质的量列式计算出硝酸铵、硫酸铵的物质的量；
（3）当固体混合物的质量是50.0 g时，固体混合物完全反应消耗的氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{50.0g}{17.2g}$×50ml=145mL＞100 mL，说明固体过量，故n（NH₃）=n（NaOH）．

解答 解：（1）由图可知：50 mL NaOH溶液完全反应生成氨气5.6L，根据：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，可知n（NaOH）=n（NH₃）=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，则c（NaOH）=$\frac{0.25mol}{0.05L}$=5mol/L，
答：NaOH溶液的物质的量浓度为5mol/L；
（2）设17.2g固体中NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄的物质的量分别为xmol和ymol，
根据总质量可得：①80×x+132×y=17.2，
根据生成氨气的物质的量可得：②x+2y=0.25，
联立方程解得：x=0.05、y=0.1，
NH₄NO₃和（NH₄）₂SO₄物质的量之比为1：2，
答：固体混合物中，NH₄NO₃与（NH₄）₂SO₄的物质的量之比为1：2；
（3）当固体混合物的质量是50.0 g时，固体混合物完全反应消耗的氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{50.0g}{17.2g}$×50ml=145mL＞100 mL，说明固体过量，故n（NH₃）=n（NaOH）=5 mol/L×0.1 L=0.5mol，则V（NH₃）=0.5mol×22.4 L/mol=11.2 L，
答：充分反应后，生成的气体体积11.2L．

点评 本题以图象形式考查混合物的有关计算，关键是明确发生的反应，注意利用离子方程式进行解答，综合考查学生分析解决问题的能力，难度中等．