Question

在接触法制硫酸排放的尾气，含有少量的二氧化硫．为防止污染大气，在排放前应设法进行综合利用．（本题中的气体体积均在标准状况下测定）
（1）将1m³的尾气通入100mL、4mol/L的氢氧化钠溶液使其完全反应，然后低温蒸干溶液，得到20.107g的固体（不含结晶水）．试分析所得固体的成分，以及各成分的物质的量．
（2）请计算尾气中含有二氧化硫的体积百分含量．
（3）如果该硫酸厂每小时排放这样的尾气1000m³．问用石灰乳及氧气处理后，假设硫元素损失2%，理论上可得到多少质量的熟石膏（2CaSO₄?H₂O）？

Answer 1

分析：（1）二氧化硫可以和三氧化硫以及二氧化硫之间反应生成对应的盐，根据钠元素守恒来解决即可；
（2）根据气体的组成情况以及元素守恒来计算百分含量；
（3）根据硫元素守恒来计算熟石膏的量．

解答：解：（1）1m³尾气的物质的量n=

V

Vm

=

1000

22.4

=44.64mol，氢氧化钠的物质的量是0.4mol，设二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠的物质的量是y，则
SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
1    2      1
y 0.4-2y    y
所以20.107g=40.01×（0.4-2y）g+126.04yg
（126.04-80.02）y=20.107-16.004
解得：y=0.089（mol），
固体成分Na₂SO₃=11.218g 其余为NaOH，
0.4-2y=0.4-2×0.089=0.222，
答：所得固体的成分有亚硫酸钠和氢氧化钠，物质的量分别为0.089mol和0.222mol．
（2）根据S元素守恒，生成亚硫酸钠的物质的量即为硫元素的物质的量，）
1m³尾气的物质的量n=

V

Vm

=

1000

22.4

=44.64mol，
所以尾气中含有二氧化硫的体积百分含量为：

0.089

44.64

×100%=0.2%
答：尾气中含有二氧化硫的体积百分含量是0.2%．
（3）根据硫元素守恒SO₂～CaSO₄?H₂O，所以熟石膏的质量m=0.089mol×136.14g/mol=11874.13g．
答：理论上可得到11874.13g的熟石膏．

点评：本题考查学生元素守恒思想在解决元素以及化合物知识中的应用，可以根据所学知识来回答，难度不大．