Question

（15分）工業(yè)制硫酸的尾氣中含較多的SO₂，為防止污染空氣，回收利用SO₂，工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣。某校化學(xué)興趣小組的同學(xué)為確定該方法所得固體的成分，稱取該固體四份，溶于水后，分別逐滴加入相同濃度的硫酸溶液50 mL，產(chǎn)生SO₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）如下表（實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)法使水中溶解的SO₂幾乎完全逸出）：

實(shí)驗(yàn)組別	①	②	③	④
硫酸溶液的體積（mL）	50	50	50	50
鹽的質(zhì)量（g）	9.260	13.890	20.835	32.410
二氧化硫的體積（mL）	1344	2016	3024	2464

⑴上述四組實(shí)驗(yàn)中，SO₂體積與固體的質(zhì)量之比相同的組別有__________________；由第①組實(shí)驗(yàn)中的SO₂體積與固體的質(zhì)量之比，可以推算用6.945 g該固體進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生SO₂_________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；根據(jù)表中            兩組數(shù)據(jù)變化可確認(rèn)該固體中一定含有(NH₄)₂SO₃。

⑵另取9.260 g該固體與足量的熟石灰共熱，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況的氨氣的體積為3136 mL，則該固體的成分除(NH₄)₂SO₃外還有___________（填化學(xué)式），該實(shí)驗(yàn)中使用的硫酸的物質(zhì)的量濃度為_______________。

 

Answer 1

【答案】

⑴①②③；1008 mL；③④；（每空3分，共9分）

⑵(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₃；  2.5 mol•L^-1（共6分）

【解析】（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知①②③中SO₂體積與固體的質(zhì)量之比相同，都是根據(jù)第①組實(shí)驗(yàn)中的SO₂體積與固體的質(zhì)量之比可知，6.945 g該固體生成的SO₂是6.945 g/9.260g×1344ml＝1008 mL；根據(jù)③④可知，增加固體的質(zhì)量，生成上網(wǎng)SO₂反而減少，這說明固體中一定含有亞硫酸銨。由于亞硫酸銨與酸反應(yīng)是分步進(jìn)行的，如果酸不足，則生成的SO₂就少。

（2）解法一：設(shè)9.260 g固體中(NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃、(NH₄)₂SO₄的物質(zhì)的量分別為x、y、z

則      x ＋ y = 0.06       2x ＋ y ＋z = 0.14       116x ＋ 99y ＋ 132z = 9.26 g

    解得：x = 0.04 mol y = 0.02 mol  z=0.02 mol

第④組固體質(zhì)量是第①組固體質(zhì)量3.5倍，則第④組固體中(NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃、(NH₄)₂SO₄的物質(zhì)的量分別為0.14 mol、0.07 mol、0.07 mol

消耗的硫酸的物質(zhì)的量：n(H₂SO₄)=[n((NH₄)₂SO₃)+n(SO₂)]=(0.14 mol+)=0.125 mol

則c(H₂SO₄)= 2.5 mol•L^-1

解法二：第④組中硫酸一定沒有剩余，反應(yīng)后所得溶液中含(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₃

第④組中固體含S為   含NH₄⁺的0.14 mol×3.5 = 0.49 mol

反應(yīng)后所得溶液中含NH₄HSO₃為：

則據(jù)電荷守恒得，所得溶液中含SO₄^2—的物質(zhì)的量為：（0.49 mol-0.1 mol）/2=0.195 mol

原固體中含(NH₄)₂SO₄的0.02 mol×3.5 = 0.07 mol

∴H₂SO₄的物質(zhì)的量為0.195 mol－0.07 mol = 0.125 mol ∴c(H₂SO₄)= 2.5 mol•L^-1（其他合理解法均給分）