Question

工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂，为防止污染空气，回收利用SO₂，工业上常用氨水吸收法处理尾气。某校化学兴趣小组的同学为确定该方法所得固体的成分，称取该固体四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的硫酸溶液50 mL，产生SO₂的体积(标准状况)如下表(实验时设法使水中溶解的SO₂几乎完全逸出)：

实验组别	①	②	③	④
硫酸溶液的体积/Ml	50	50	50	50
盐的质量/g	9.260	13.890	20.835	32.410
二氧化硫的体积/mL	1 344	2 016	3 024	2 464

(1)上述四组实验中，SO₂体积与固体的质量之比相同的组别有_______________；由第①组实验中的SO₂体积与固体的质量之比，可以推算用6.945 g该固体进行同样的实验时，产生SO_{2__________________}mL(标准状况)；根据表中_{__________________}两组数据变化可确认该固体中一定含有(NH₄)₂SO₃。

(2)另取9.260 g该固体与足量的熟石灰共热，收集到标准状况的氨气的体积为3136 mL，则该固体的成分除(NH₄)₂SO₃外还有_{__________________} (填化学式)，该实验中使用的硫酸的物质的量浓度为_{__________________}。

Answer 1

（1）①②③  1008  ③④

（2）(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₃  2.5 mol·L^-1

解析：本题计算的难点在如何确定固体中含有(NH₄)₂SO₃，前3组1 g固体放出的气体体积相等，第④组放出的气体体积减小，固体中有(NH₄)₂SO₃吸收生成的SO₂。

注意：用极值法，由NH₃量，可知有NH₄HSO₃；由SO₂的量可知有（NH₄）₂SO₄。方法略。

解法一（方程组法）：设9.260 g固体中（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₄的物质的量分别为x、y、z则?

解方程组得：x=0.04 mol  y=0.02 mol?z=0.02 mol

第④组固体质量是第①组固体质量的3.5倍，则第④组固体中（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₄的物质的量分别为0.14 mol、0.07 mol、0.07 mol。

消耗的硫酸的物质的量：n(H₂SO₄)=［n〔(NH₄)₂SO₃〕+n(SO₂)］= (0.14 mol+)=0.125 mol，则c(H₂SO₄)=2.5 mol·L^-1

解法二（守恒终态法）：第④组中硫酸一定没有剩余，反应后所得溶液中含（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₃。

第④组中固体含S为0.06 mol×=0.21 mol，含为0.14 mol×3.5=0.49 mol

反应后所得溶液中含NH₄HSO₃为：0.21 mol-=0.1 mol

则据电荷守恒得，所得溶液中含的物质的量为：（0.49 mol-0.1 mol）/2=0.195 mol

原固体中含（NH₄）₂SO₄为0.02 mol×3.5=0.07 mol

所以H₂SO₄的物质的量为0.195 mol-0.07 mol=0.125 mol，

所以c(H₂SO₄)=2.5 mol·L^-1（其他合理解法均可）