题目内容

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)

7.24

50.0

1.792

14.48

50.00

3.584

21.72

50.00

4.032

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)

 

 

 

 

 

 

 

 

(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====NaHSO3

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)

≥1时,SO2过量,按NaOH计算NaHSO3的物质的量。

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