特别解释下题目最后“铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变”是怎么回事
特别解释下题目最后“铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变”是怎么回事
为确定铵盐中氮的质量分数,将不同质量的铵盐分别加到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中.沸水裕加热至气体全部逸出（此温度下铵盐不分解）.该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量部分测定结果：
铵盐质量为10.00g和20.00g时,浓硫酸增加的质量相同；铵盐质量为30.00时,浓硫酸增加的质量为0.68g；铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变
计算：该铵盐中氮元素的质量分数是------%；若铵盐质量为30.00g,浓硫酸增加的质量为--------
本题考查化学计算,涉及混合物计算,过量问题的计算、范围讨论型计算、信息迁移型计算、NH4+、H+与NaOH溶液反应的先后顺序等知识,定性与定量相结合,综合性强,难度较大.
（1）铵盐成分的确定.
已知NaOH的用量相同,根据“铵盐质量为40.00g时,浓硫酸的质量不变”可知其中含有H+,又根据“铵盐质量为10.00g和20.00g 时,浓硫酸增加的质量相同”推断出该铵盐为NH4HSO4 与 (NH4)2SO4的混合物.
（2）计算氮元素的质量分数.
由题知铵盐质量为30.00g时,产生0.04molNH3.该铵盐中NH4HSO4先与NaOH溶液反应,2NH4HSO4+2NaOH=(NH4)2SO4+Na2SO4+H2O,只有当NH4HSO4中的H+消耗完全后,NH4+才能与NaOH溶液反应产生NH3,NH4++OH-=NH3↑+H2O.据此判断铵盐质量为10.00g时NaOH溶液过量,铵盐质量为20.00g和30.00g时,消耗的NaOH质量相等.设10.00g铵盐中NH4HSO4 与 (NH4)2SO4的物质的量分别为X、Y,n(NH3)= n(OH-)- n(H+),则有：
铵盐质量/g 10.00 20.00 30.00 40.00
含NH4HSO4、 (NH4)2SO4/mol X、Y 2X 、2Y 3X、3Y 4X 、4Y
产生NH3/mol X+2Y X+2Y 0.04 0
消耗NaOH/mol 2X+2Y 3X+2Y 3X+0.04 3X+0.04
因此3X+2Y=3X+0.04,解得Y=0.02mol,又115X+132Y=10.00,得X=0.064mol.
则该铵盐中氮元素的质量分数= （0.064+2×0.02）×14／10.00=14.56%.
（3）计算15.00 g铵盐与NaOH溶液反应产生的NH3.
由上面讨论可知此NaOH溶液*有0.232molNaOH,当铵盐质量为15.00g时含0.096mol NH4HSO4和0.03mol (NH4)2SO4,共有NH4+和H+0.252mol,故NaOH不足,此时产生n(NH3)=（0.232-0.096）mol=0.136mol,NH3的质量=0.136mol ×17g/mol=2.31g.