Question

接觸法制硫酸排放的尾氣中，含少量的二氧化硫．
（1）為了測定尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)，取10.0L尾氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況）緩慢通過足量的溴水，然后在此溶液中加入過量的BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，將沉淀過濾、洗滌、干燥后稱重為0.233g．則尾氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為

 

．
（2）某研究小組用氨水吸收尾氣中的SO₂，再向吸收液中加入硫酸，制取高濃度的SO₂氣及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體．為測定所得固體樣品中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的含量，現(xiàn)稱取該樣品四份，分別和80.0mL相同濃度的NaOH溶液混合，并加熱到90℃左右，充分反應(yīng)，使氨氣全部逸出[設(shè)此時（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄均沒發(fā)生自身的分解]．測得有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下表（氣體體積均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）：

實驗序號	樣品質(zhì)量/g	氫氧化鈉溶液的體積/mL	氨氣的體積/L
Ⅰ	14.8	80.0	3.36
Ⅱ	29.6	80.0	4.48
Ⅲ	44.4	80.0	2.24
Ⅳ	74.0	80.0	0.00

據(jù)此，請回答：（寫出計算過程）
①當(dāng)用7.4g該樣品和80.0mL相同濃度的氫氧化鈉溶液混合而進(jìn)行同樣的實驗時，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成氨氣的體積為

 

．
②試計算該樣品中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比

 

．
③欲計算實驗所用的氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度，則應(yīng)選擇序號

 

的實驗數(shù)據(jù)，由此求得氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（3）將尾氣通入含有a mol NaOH的溶液中，充分反應(yīng)，對此請畫出n（Na₂SO₃）、n（NaHSO₃）隨尾氣中n（SO₂）的變化曲線．

Answer 1

考點：二氧化硫的污染及治理,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：氧族元素

分析：（1）利用關(guān)系式：SO₂～SO₄^2-～BaSO₄，根據(jù)BaSO₄沉淀的質(zhì)量求出SO₂的體積，最后求出體積分?jǐn)?shù)；
（2）①由數(shù)據(jù)Ⅰ和Ⅱ，

14.8g

3.36L

=

29.6g

4.48L

可知：當(dāng)樣品質(zhì)量≤29.6 g時，NaOH足量，即樣品質(zhì)量與氨氣體積比為定值；
②由H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O分析可知，樣品和氫氧化鈉反應(yīng)的數(shù)據(jù)分析可知Ⅰ、Ⅱ?qū)嶒炛袣溲趸�鈉過量，根據(jù)H⁺+OH^-=H₂O，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O結(jié)合質(zhì)量守恒和氮元素守恒，計算硫酸銨和硫酸氫銨物質(zhì)的量得到（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物的組成比；
③依據(jù)Ⅲ、Ⅳ實驗分析可知?dú)溲趸�鈉不足，可以利用（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物的組成比計算得到消耗氫氧化鈉物質(zhì)的量計算得到濃度；
（3）依據(jù)反應(yīng)SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，SO₂+NaOH=NaHSO₃，定量關(guān)系分析，當(dāng)n（SO₂）：n（NaOH）=1：2生成亞硫酸鈉，n（SO₂）：n（NaOH）=1：1反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）Br₂具有氧化性，能氧化SO₂生成SO₄^2-，自身被還原成Br^-，離子方程式為：Br₂+SO₂+H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，所以通入足量溴水的目的是Br₂將SO₂氧化生成SO₄^2-，BaCl₂溶液能與SO₄^2-生成沉淀，離子方程式為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，所以加入過量的BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，將沉淀過濾、洗滌、干燥后稱重為0.233g為BaSO₄，利用關(guān)系式：SO₂ ～SO₄^2-～BaSO₄，
    0.001mol         

0.233g

233g/mol

=1×10^-3mol
n（SO₂）=n（BaSO₄）=1×10^-3mol
10L尾氣中SO₂的體積為22.4L/mol×0.001mol=0.0224L，SO₂的體積分?jǐn)?shù)為

0.0224L

10L

×100%=0.224%，
故答案為：0.224%；
（2）①V由H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O分析可知，樣品和氫氧化鈉反應(yīng)的數(shù)據(jù)分析可知Ⅰ、Ⅱ?qū)嶒炛袣溲趸�鈉過量，且

14.8g

3.36L

=

29.6g

4.48L

可知：當(dāng)樣品質(zhì)量≤29.6 g時，樣品質(zhì)量與氨氣體積比為定值，所以：

14.8g

3.36L

=

7.4g

V(NH3)

，V（NH₃）=1.68 L，
故答案為：1.68L；
②設(shè)14.8g混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄物質(zhì)的量分別為x、y，由數(shù)據(jù)Ⅰ組NaOH過量，由H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，得：132x+115y=14.8g（質(zhì)量守恒），2x+y=

3.36mL

22.4L/mol

（氮元素守恒）聯(lián)立解這個方程組得：x=0.025mol， y=0.1mol，

x

y

=

1

4

，
故答案為：1：4；
③因

14.8g

3.36L

＜

44.4g

2.24L

可知：當(dāng)樣品質(zhì)量＞44.4 g時，NaOH不足，所以選擇Ⅲ或Ⅳ的實驗數(shù)據(jù)計算，44.4g樣品中含NH₄HSO₄物質(zhì)的量為：44.4g×

0.1mol

14.8g

=0.3mol，
根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的先后順序：H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，求得n（NaOH）=0.3mol+

2.24L

22.4L/mol

=0.4mol，c（NaOH）=

n

v

=

0.4mol

0.08L

=5mol/L，
故答案為：Ⅲ或Ⅳ；5mol/L；
（3）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃，橫坐標(biāo)a點是生成亞硫酸氫鈉最大時物質(zhì)的量，橫坐標(biāo)

1

2

a點是亞硫酸鈉部分反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉，n（Na₂SO₃）、n（NaHSO₃）隨尾氣中n（SO₂）的變化曲線如圖：，
故答案為：．

點評：本題考查了物質(zhì)組成的計算分析，畫圖象等知識和能力，審清題意，依據(jù)根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的先后順序：H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O進(jìn)行有關(guān)計算是關(guān)鍵，題目難度較大．