Question

为了防止环境污染并对尾气进行综合利用，硫酸厂常用两种方法吸收尾气中的SO₂、SO₃等气体。

方法一：将尾气通入氨水，再向吸收液中加入浓硫酸，以制取高浓度的SO₂及(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄固体。已知(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄的分解温度均高于200 ℃，欲测定上述(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，测得有关实验数据以下：

实验序号	样品的质量/g	NaOH溶液的体积/mL	氨气的体积/L(标准状况)
①	7.24	50.0	1.792
②	14.48	50.00	3.584
③	21.72	50.00	4.032
④	28.96	50.00	3.136

(1)若取3.62 g样品用同种方法实验时，生成氨气的体积(标准状况)为__________L。

(2)该混合物中(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比为__________。

(3)求所用NaOH溶液的物质的量浓度(写出计算过程)。

方法二：用NaOH溶液、石灰及O₂吸收尾气SO₂，以制取石膏(CaSO₄·2H₂O)，此过程的中间产物是NaHSO₃。实际操作中以调节尾气排放的流量来取得SO₂与NaOH间物质的量的最佳比值，从而提高亚硫酸氢钠的产量。试写出n(SO₂)/n(NaOH)在不同取值范围时，n(NaHSO₃)的值或n(NaHSO₃)与n(SO₂)、n(NaOH)的关系式，填入下表：

n(SO2)/n(NaOH)	n(NaHSO3)

Answer 1

(1)0.896

(2)1∶2

(3)6 mol·L^-1?

n(SO2)/n(NaOH)	n(NaHSO3)
≤0.5	0
0.5—1	n(NaHSO3)=2n(SO2)-n(NaOH)
≥1	n(NaHSO3)=n(NaOH)

解析：(1)  V(NH₃)=0.896 L

(2)设(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量分别为x、y，据题意：

解得

(3)由于NH₄HSO₄====+H⁺+

(NH₄)₂SO₄====2+

加入NaOH发生如下反应：

样品质量越多，所含NH₄HSO₄越多，NaOH不足时，产生NH₃越少。设21.72 g样品中所含NH₄HSO₄的物质的量为x，则28.96 g样品中NH₄HSO₄的物质的量为x，据题意，得

x+mol=x+mol

x=0.12 mol

n(NaOH)=0.12 mol+=0.30 mol

c(NaOH)==6 mol·L^-1

由SO₂+2NaOH====Na₂SO₃+H₂O①

SO₂+NaOH====NaHSO₃②

≤时，只发生反应①，n(NaHSO₃)=0

＜＜1时，发生反应①②，Na₂SO₃、NaHSO₃共存，没物质的量分别为x、y，据Na、S守恒得

解得y=2n(SO₂)-n(NaOH)

若≥1时，SO₂过量，按NaOH计算NaHSO₃的物质的量。