Question

工業(yè)上常用氨水等來處理制硫酸過程中產(chǎn)生的尾氣（含SO₂、O₂），得到硫酸的銨鹽產(chǎn)品．
（1）甲廠的尾氣中含SO₂0.2%、O₂10.0%（體積分?jǐn)?shù)，其余為N₂）．該尾氣對氫氣的相對密度為

 

（保留3位小數(shù)）．若該廠每天排放的尾氣為2×10⁵m³（標(biāo)況下），則該廠每天最多能獲得

 

噸硫酸銨．（保留2位小數(shù)）
（2）乙廠得到的銨鹽產(chǎn)品是硫酸銨和硫酸氫銨的混合物．為測定它們的含量，取不同質(zhì)量的銨鹽，分別加入到50.00mL相同濃度的NaOH溶液中，經(jīng)沸水�。ù藴囟认落@鹽自身不分解）加熱使氨氣全部逸出，干燥后用濃硫酸完全吸收．實驗數(shù)據(jù)如下：

實驗次數(shù)	銨鹽質(zhì)量（g）	濃硫酸增加的質(zhì)量（g）
第一次	9.05	1.7
第二次	18.10	1.7
第三次	27.15	a
第四次	36.20	0

①計算該銨鹽中硫酸銨和硫酸氫銨的物質(zhì)的量之比．
②計算第三次實驗時濃硫酸增加的質(zhì)量a的值．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）甲廠的尾氣中含SO₂0.2%、O₂10.0%，含有N₂的體積分?jǐn)?shù)為：1-0.2%-10%=89.8%，相同條件下氣體體積與物質(zhì)的量成正比，據(jù)此計算出該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為，相同條件下氣體的密度與摩爾質(zhì)量成正比，從而可計算出該混合氣體對氫氣的相對密度；
若該廠每天排放的尾氣為2×10⁵m³（標(biāo)況下），則含有標(biāo)況下的二氧化硫的體積為：2×10⁵m³×0.2%=4×10⁵L，該二氧化硫的物質(zhì)的量為：

2×105L

22.4L/mol

4×105L

22.4L/mol

=1.786×10⁴mol，根據(jù)硫酸根離子守恒可知，生成硫酸銨的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算出其質(zhì)量；
（2）①根據(jù)第一次、第二次反應(yīng)可知，第一次反應(yīng)中氫氧化鈉過量，銨根離子完全轉(zhuǎn)化成氨氣，根據(jù)質(zhì)量守恒計算出混合物中硫酸銨、硫酸氫銨的物質(zhì)的量，再計算出其物質(zhì)的量之比；
②根據(jù)第二次反應(yīng)中氫氧化鈉不足計算出氫氧化鈉的總物質(zhì)的量，結(jié)合①的計算得出第三次加入的混合物中含有的硫酸銨、硫酸氫銨的物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸氫銨的物質(zhì)的量得出與銨根離子反應(yīng)生成氨氣的氫氧化鈉的物質(zhì)的量，測出得出氨氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算出氨氣的質(zhì)量．

解答： 解：（1）甲廠的尾氣中含SO₂0.2%、O₂10.0%，含有N₂的體積分?jǐn)?shù)為：1-0.2%-10%=89.8%，相同條件下氣體體積與物質(zhì)的量成正比，則該混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：

64×0.2%+32×10%+28×89.8%

1

g/mol=28.472g/mol，
相同條件下氣體的密度與摩爾質(zhì)量成正比，則該混合氣體對氫氣的相對密度為：

28.472g/mol

2g/mol

=14.236；
若該廠每天排放的尾氣為2×10⁵m³（標(biāo)況下），則含有標(biāo)況下的二氧化硫的體積為：2×10⁵m³×0.2%=4×10⁵L，該二氧化硫的物質(zhì)的量為：

2×105L

22.4L/mol

4×105L

22.4L/mol

=1.786×10⁴mol，根據(jù)硫酸根離子守恒可知，生成硫酸銨的物質(zhì)的量為1.786×10⁴mol，質(zhì)量為：132g/mol×1.786×10⁴mol=2.36×10⁶g=2.36t，
故答案為：14.236；2.36；
（2）①本反應(yīng)歷程為：OH^-首先是和NH₄HSO₄中的H⁺反應(yīng)，隨后剩余的OH^-再和NH₄⁺反應(yīng)放出氨氣，所以隨著銨鹽的量的增大，NH₄HSO₄的量也增大，放出的氨氣的量會為0；濃硫酸增加的質(zhì)量就是氨氣的質(zhì)量，第一次和第二次放出的氨氣的量相等，所以第一次肯定是OH^-過量，利用第一次的量計算（因為是OH^-過量），設(shè)（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量為x，NH₄HSO₄的物質(zhì)的量為y，
則：132x+115y=9.05（質(zhì)量守恒）…①
2x+y=

1.7

17

=0.1（N原子守恒）…②，
聯(lián)立解得：x=0.025mol、y=0.05mol，
即（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比為0.025mol：0.05mol=1：2，
答：銨鹽中硫酸銨和硫酸氫銨的物質(zhì)的量之比為1：2；
②根據(jù)①可知，9.05g混合物中含有0.025mol硫酸銨、0.05mo硫酸氫銨，則18.10混合物中含有0.05mol硫酸氫銨、0.1mol硫酸氫銨，且氫氧化鈉完全反應(yīng)，該50mL氫氧化鈉溶液中含有氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：n（NaOH）=n（NH₄HSO₄）+n（NH₃）=0.1mol+0.1mol=0.2mol，
27.15g混合物中含有硫酸銨的物質(zhì)的量為：0.025mol×

27.15g

9.05g

=0.075mol，含有硫酸氫銨的物質(zhì)的量為：0.05mol×

27.15g

9.05g

=0.15mol，其中0.15molNH₄HSO₄消耗消耗0.15mol氫氧化鈉，屬于的氫氧化鈉與銨根離子反應(yīng)生成氨氣，則生成氨氣的物質(zhì)的量為：n（NH₃）=n_剩余（NaOH）=0.2mol-0.15mol=0.05mol，氨氣的質(zhì)量為：17g/mol×0.05mol=0.85g，
答：第三次實驗時濃硫酸增加的質(zhì)量為0.85g．

點評：本題考查了探究物質(zhì)組成、測量物質(zhì)含量的方法，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強、計算量較大，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力，（2）為難點，需要制取分析反應(yīng)物過量情況．