Question

為了預(yù)防環(huán)境污染并對尾氣進(jìn)行綜合利用，某硫酸廠用氨水吸收尾氣中的SO₂。再向吸收液中加入濃硫酸，以制取高濃度的SO₂及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體。

為測定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物的組成，現(xiàn)稱取該樣品4份，分別加入相同濃度的NaOH溶液各40.00 mL，加熱至120 ℃左右，使氨氣全部逸出〔（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體分解的溫度均高于200 ℃〕，測得有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下：（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

實驗序號	樣品的質(zhì)量/g	NaOH溶液的體積/mL	氨氣的體積/L
Ⅰ	7.4	40.00	1.68
Ⅱ	14.8	40.00	3.36
Ⅲ	22.2	40.00	1.12
Ⅳ	37.0	40.00	0.00

（1）實驗過程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________。

（2）由Ⅰ組數(shù)據(jù)直接推測：標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.7 g 樣品進(jìn)行同樣實驗時，生成氨氣的體積為__________L。

（3）試計算該混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比為__________________。

（4）欲計算該NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度應(yīng)該選擇__________組數(shù)據(jù)，由此求得NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為____________________________________________________________。

Answer 1

（1）H⁺+OH^-====H₂O，+OH^-NH₃↑+H₂O  （2）0.84  (3)1∶4  (4)Ⅲ  5 mol·L^-1

解析:

（1）（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄在溶液中是完全電離的，所以（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物中加入NaOH溶液時，將有以下兩個離子反應(yīng)發(fā)生H⁺+OH^-====H₂O，+OH^-NH₃↑+H₂O。

（2）由表中數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)樣品質(zhì)量由7.4 g增加到14.8 g時，釋放出的氣體體積由1.68 L增加到3.36 L，是成比例增加的，說明NaOH溶液此時是足量的。所以可推斷出當(dāng)樣品的質(zhì)量為3.7 g時，所釋放出的氣體體積應(yīng)為1.68 L/2=0.84 L。

（3）設(shè)I組混合物中（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量為x mol，NH₄HSO₄的物質(zhì)的量為y mol，依據(jù)表中的數(shù)據(jù)有：當(dāng)混合物質(zhì)量為14.8 g時，產(chǎn)生氣體NH₃的物質(zhì)的量為3.36 L/22.4 L·mol^-1=0.15 mol。

（NH₄）₂SO₄—2NH₃      NH₄HSO4—NH₃

  x mol       2x mol     y mol      y mol

  解此方程組得到：x=0.025,y=0.1。

所以，混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比為0.025∶0.1=1∶4。

(4)分析表中數(shù)據(jù)，當(dāng)加入樣品質(zhì)量為22.2 g時，放出的氣體體積不再與樣品質(zhì)量成比例，說明此時NaOH的量不足，但可以判斷出，此時的NaOH消耗完了全部的H⁺，并消耗了部分的。當(dāng)加入樣品為37.0 g時，無氣體釋放，這表明此時NaOH全部被溶液中的H⁺消耗。計算該NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度應(yīng)該選擇Ⅲ組數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

結(jié)合（3）的計算結(jié)果可知，在22.2 g樣品中含（NH₄）₂SO₄應(yīng)為0.025 mol×1.5=0.037 5 mol，含有NH₄HSO₄的物質(zhì)的量為0.1 mol×1.5=0.15 mol。

由于H⁺—NaOH，則溶液中的H⁺消耗的NaOH為0.15 mol。

由于—NaOH—NH₃,溶液中的消耗的NaOH為1.12 L/2.24 L·mol^-1=0.05 mol。

所以，NaOH的總物質(zhì)的量為0.15 mol+0.05 mol=0.2 mol。

NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.2 mol/0.04 L=5 mol·L^-1。