Question

硫酸是极其重要的化工原料，在工业、农业、医药、军事等领域应用广泛。工业上通常用接触法制取硫酸，主要的原料是硫铁矿和空气，接触法制H₂SO₄的生产过程大致可分为三个阶段：二氧化硫的制取和净化；二氧化硫转化为三氧化硫；三氧化硫的吸收和硫酸的生成。为了防止环境污染并对尾气进行综合利用，硫酸厂用氨水吸收尾气的SO₂、SO₃等气体，再向吸收液中加入浓硫酸，以制取高浓度的SO₂及（NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄固体。为了测定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物的组成，现称取该样品四份，分别加入相同浓度的NaOH溶液50.00 mL，加热至120 ℃左右，使氨气全部逸出［（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的分解温度均高于200 ℃］。测得有关的数据如下（标况）：

实验	序号样品的质量/g	NaOH溶液的体积/mL	氨气的体积/L
1	3.62	50.00	0.896
2	7.24	50.00	1.792
3	10.86	50.00	2.016
4	14.48	50.00	1.568

(1)由1组数据直接推测，1.81 g样品进行同样实验时，生成氨气的体积（标况）为________ L。

（2）试计算该混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比为___________。

（3）求所有NaOH溶液的物质的量浓度为___________ mol·L^-1。

Answer 1

(1)0.448  (2)1∶2  (3)3

解析：(1)由表中数据可知实验1、2中NaOH过量，当样品为1.81 g时NaOH仍然过量，由比例关系容易得出答案：0.448 L;(2)利用实验1或2可求（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比，用实验1中数据，设（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量分别为x、y,有2x+y=0.04,132x+115y=3.62,x=0.01 mol,y=0.02 mol,即为1∶2。(3)比较实验3、4可知，NH₄HSO₄应全部反应，又实验3，（NH₄）₂SO₄为0.03 mol,NH₄HSO₄为0.06 mol, 总量为0.12 mol,而放出NH₃为0.09 mol,则溶液中为0.03 mol,总的为0.09 mol,则n(Na⁺)=(0.09-)×2=0.15 mol,c(NaOH)==3 mol·L^-1。