Question

（12分）接触法制硫酸的主要原料是硫铁矿和空气。
I、接触法制硫酸的过程中，三个最主要的设备是：      、         和吸收塔；为了避免酸雾的形成，提高SO₃的吸收率，工业上常用                    来作吸收剂。
II、为了防止环境污染并对尾气进行综合利用，硫酸厂常用氨水吸收尾气中的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和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，分别加入浓度为3.00 mol·L^-1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 ℃〕，测得有关实验数据如下（标准状况）：

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）由第1组数据直接推测：用1.81 g样品进行同样实验时，生成氨气的体积（标准状况）
为             L。
（2）14.48g该混合物中n(（NH₄）₂SO₄)=          mol   n(NH₄HSO₄)=          mol
（3）第4组中过量的NH₄⁺ 的物质的量为：            mol

Answer 1

I、沸腾炉 接触室   98.3%的浓硫酸
II、（1）0.448  （2）0.09  （3）0.04    0.08

由题给数据，第2组样品质量是第1组的2倍，产生NH₃体积也是第1组的2倍；第3组样品质量是第1组的3倍，但产生NH₃体积小于第1组的3倍，则NaOH溶液在第1、2组中足量，在第3组中不足。
（1）用1.81 g样品进行实验，NaOH过量，产生的NH₃体积应为第1组的，即生成NH₃的体积为0.448 L。
（2）我们可以首先计算出（NH₄）₂SO₄与NH₄HSO₄的物质的量之比，应根据第1组或第2组数据计算。
（NH₄）₂SO₄~2NH₃          NH₄HSO₄~NH₃
设（NH₄）₂SO₄物质的量为x，NH₄HSO₄物质的量为y，则有：
132x+115y=7.24         2x+y= 1.792/22.4
解得：x="0.02" mol   y=0.04mol
n〔(NH₄)₂SO₄〕∶n（NH₄HSO₄）=1∶2
进而可求出14.48g该混合物中：
n(（NH₄）₂SO₄)="0004mol"     n(（NH₄HSO₄)=0008mol
（3）由（2）知道混合物中的NH₄⁺为0.16 mol，H⁺为0.08 mol
反应中依次发生反应：H^＋＋OH^－=H₂O
即：               0.08  0.08
NH₄^＋   ＋   OH^－    =    NH₃↑   +   H₂O
0.07     3×0.05－0.08
OH^－和H^＋、NH₄^＋反应后还剩余：
0.16 mol－0.07 mol ="0.09" mol
注：本小题还可以这样分析：
如果本题混合物中NH₄⁺全部转变化NH₃，相比较（1）组数据可知为0.16mol，实际得到NH₃为0.07 mol，则过量的NH₄⁺为0.09 mol