Question

硫酸工业以一定比例的（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃混合溶液吸收尾气中的SO₂，吸收后的溶液中通入氨气后可再生，以循环使用．试回答下列问题（气体的体积均已换算为标准状况）．
（1）写出吸收过程反应的化学方程式

 

．
（2）分析吸收液的组成
①取0.1L吸收液，向其中加入足量NaOH溶液，充分加热，产生1.12L气体；
②另取0.1L吸收液，再向其中加入足量的H₂SO₄溶液，充分加热，产生0.896L气体．
则原混合液中（NH₄）₂SO₃与NH₄HSO₃的物质的量之比为

 

．
（3）若用2L吸收液处理了560L含SO₂ 0.4%的废气（假设SO₂被完全吸收），欲将溶液恢复为原来的溶质组成比，需补充氨气的体积为

 

L．

Answer 1

分析：（1）根据亚硫酸铵和水和二氧化硫反应生成亚硫酸氢铵进行解答；
（2）取0.1L吸收液，向其中加入足量NaOH溶液，充分加热，铵根离子和碱反应生成氨气，另取0.1L吸收液，再向其中加入足量的H₂SO₄溶液，充分加热，产生0.896L气体为二氧化硫，根据氮、硫守恒解答；
（3）假设气体均为标况，由（2）可知：n[（NH₄）₂SO₃]：n（NH₄HSO₃）=1：3，根据硫、氮守恒关系，需要补充氨气的物质的量为：n（NH₃）=n[（NH₄）₂SO₃]×2+n（NH₄HSO₃），结合相关数据即可解答；

解答：解：（1）硫酸工业以一定比例的（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃混合溶液吸收尾气中的SO₂，亚硫酸氢铵与二氧化硫不反应，亚硫酸铵和水和二氧化硫反应：（NH₄）₂SO₃+H₂O+SO₂=2NH₄HSO₃，
故答案为：（NH₄）₂SO₃+H₂O+SO₂=2NH₄HSO₃；
（2）假设气体均为标况，1.12L气体为0.05mol，产生0.896L气体为0.04mol，设原混合液中（NH₄）₂SO₃与NH₄HSO₃的物质的量分别为X、Y，取0.1L吸收液，向其中加入足量NaOH溶液，充分加热，发生反应：NH₄⁺+OH^-

△   .

NH₃↑+H₂O，则2X+Y=0.05mol（根据氮守恒）①，另取0.1L吸收液，再向其中加入足量的H₂SO₄溶液，充分加热，发生反应：HSO₃^-+H⁺═SO₂↑+H₂O，则X+Y=0.04mol（根据硫守恒）②，联①②可得：X=0.01mol，Y=0.03mol，则原混合液中（NH₄）₂SO₃与NH₄HSO₃的物质的量之比为1：3，
故答案为：1：3；
（3）假设气体均为标况，由（2）可知：2L吸收液中含（NH₄）₂SO₃与NH₄HSO₃的物质的量分别为0.2mol，0.6mol，560L含SO₂ 0.4%的废气中n（SO₂）=

560L×0.4%

22.4L/mol

=0.1mol，根据硫、氮守恒关系，需要补充氨气的物质的量为：n（NH₃）=n[（NH₄）₂SO₃]×2+n（NH₄HSO₃），n[（NH₄）₂SO₃]：n（NH₄HSO₃）=1：3，增加得n（s）=0.1mol，
则增加得n[（NH₄）₂SO₃]=0.1mol×

1

4

=0.025mol，n（NH₄HSO₃）=0.1mol×

3

4

=0.075mol，需要补充氨气的物质的量为：n（NH₃）=n[（NH₄）₂SO₃]×2+n（NH₄HSO₃）=0.025mol×2+0.075mol×1=0.125mol，所以，NH₃的体积（标况）为：v（NH₃）=0.125mol×22.4L/mol=2.8L，
故答案为：2.8L；

点评：本题考查了硫酸工业二氧化硫的吸收，掌握二氧化硫的性质以及以及相关计算是解答的关键，题目难度中等．