Question

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�；瘜W(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50mL，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

（1）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

①②③

；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6.945g該固體進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生SO₂

1008

mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；根據(jù)表中

③④

兩組數(shù)據(jù)變化可確認(rèn)該固體中一定含有（NH₄）₂SO₃．
（2）另取9.260g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3136mL，則該固體的成分除（NH₄）₂SO₃外還有

（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₃

（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

2.5mol?L^-1

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，計(jì)算SO₂體積與固體的質(zhì)量之比的比值，進(jìn)行判斷SO₂體積與固體的質(zhì)量之比相同的組別；
由數(shù)據(jù)可知第①組實(shí)驗(yàn)中固體完全反應(yīng)，利用SO₂體積與固體的質(zhì)量之比計(jì)算．由③④可知，增大固體的質(zhì)量，產(chǎn)生二氧化硫的體積減小，說明④中鹽過量，有一部分沒有轉(zhuǎn)化為二氧化硫，故鹽中含有（NH₄）₂SO₃；
（2）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3136mL，9.260g固體中含有n（NH₄⁺）=

3.136L

22.4L/mol

=0.14mol．第①組實(shí)驗(yàn)中生成的二氧化硫的體積為

1.344L

22.4L/mol

=0.06mol，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，故第④組中固體含S（生成二氧化硫）為

32.410g

9.260g

×0.06mol=0.21mol，含有的NH₄⁺為

32.410g

9.260g

×0.14mol=0.49mol，由于n（NH₄⁺）：n[S（生成二氧化硫）]：=0.49mol：0.21mol＞2：1，故固體一定含有（NH₄）₂SO₄，若為（NH₄）₂SO₃、（NH₄）₂SO₄混合，則n[（NH₄）₂SO₃]=0.21mol，所以n[（NH₄）₂SO₄]=

0.49mol-0.21mol×2

2

=0.035mol，二者質(zhì)量之和為0.21mol×116g/mol+0.035mol×132g/mol=28.98g＜32.410g，故固體中還含有NH₄HSO₃；
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，根據(jù)生成n（SO₂）計(jì)算溶液中n（NH₄HSO₃），利用電荷守恒計(jì)算溶液中n[（NH₄）₂SO₄]，根據(jù)第①組實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)計(jì)算各組分的物質(zhì)的量，利用質(zhì)量關(guān)系計(jì)算第④組實(shí)驗(yàn)固體所含有n（SO₄^2-），溶液中n（SO₄^2-）減去固體含有的n（SO₄^2-）為硫酸提供的硫酸根的物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算．

解答：解：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，第①組實(shí)驗(yàn)中SO₂體積與固體的質(zhì)量之比1344：9.26=145.14，第②組實(shí)驗(yàn)中SO₂體積與固體的質(zhì)量之比2016：13.89=145.14，第③組實(shí)驗(yàn)中SO₂體積與固體的質(zhì)量之比3024：20.835=145.14，第④組實(shí)驗(yàn)中固體質(zhì)量增大，生成氣體體積減小，SO₂體積與固體的質(zhì)量之比小于145.14，故第①②③實(shí)驗(yàn)中SO₂體積與固體的質(zhì)量之比相同；
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6.945g該固體進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生SO₂的體積為

6.945g

9.26g

×1344mL=1008mL；
由數(shù)據(jù)可知第①組實(shí)驗(yàn)中固體完全反應(yīng)由③④可知，增大固體的質(zhì)量，產(chǎn)生二氧化硫的體積減小，說明④中鹽過量，有一部分沒有轉(zhuǎn)化為二氧化硫，故鹽中含有（NH₄）₂SO₃，
故答案為：①②③；1008；③④；
（2）9.260g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3136mL，9.260g固體中含有n（NH₄⁺）=

3.136L

22.4L/mol

=0.14mol．第①組實(shí)驗(yàn)中生成的二氧化硫的體積為

1.344L

22.4L/mol

=0.06mol，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，故第④組中固體含S（生成二氧化硫）為

32.410g

9.260g

×0.06mol=0.21mol，含有的NH₄⁺為

32.410g

9.260g

×0.14mol=0.49mol，由于n（NH₄⁺）：n[S（生成二氧化硫）]：=0.49mol：0.21mol＞2：1，故固體中含有（NH₄）₂SO₄，若為（NH₄）₂SO₃、（NH₄）₂SO₄混合，則n[（NH₄）₂SO₃]=0.21mol，所以n[（NH₄）₂SO₄]=

0.49mol-0.21mol×2

2

=0.035mol，二者質(zhì)量之和為0.21mol×116g/mol+0.035mol×132g/mol=28.98g＜32.410g，
故固體中還含有NH₄HSO₃，故原固體含有（NH₄）₂SO₃、（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₃；
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：
生成二氧化硫的物質(zhì)的量為0.06mol，故x+y=0.06，
生成的氨氣的物質(zhì)的量為0.14mol，gu 2x+y+z=0.14，
三者的質(zhì)量之和為9.26g，故116x+99y+132z=9.26 g，
聯(lián)立方程解得：x=0.04 mol y=0.02 mol  z=0.02 mol．
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，生成的二氧化硫?yàn)?span id="z57vjdn" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">

2.464L

22.4L/mol

=0.11mol，故反應(yīng)后所得溶液中含NH₄HSO₃為0.21mol-0.11mol=0.1mol，則據(jù)電荷守恒得，所得溶液中含SO₄^2-的物質(zhì)的量為：

0.49mol-0.1mol

2

=0.195mol，原固體中含（NH₄）₂SO₄的0.02 mol×

32.410g

9.260g

=0.07 mol，所以H₂SO₄的物質(zhì)的量為0.195 mol-0.07 mol=0.125 mol，故c（H₂SO₄）=

1.25mol

0.05L

=2.5 mol?L^-1，
故答案為：（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₃；2.5 mol?L^-1．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)組成的測定等，屬于計(jì)算型推斷題，難度很大，判斷固體的組成是解題的關(guān)鍵，計(jì)算量大，充分利用數(shù)據(jù)計(jì)算確定組成，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識、良好的心理素質(zhì)與綜合運(yùn)用知識分析解決問題的能力．