Question

接触法制硫酸排放的尾气中，含少量的二氧化硫．
（1）为了测定尾气中二氧化硫的体积分数，取10.0L尾气（标准状况）缓慢通过足量的溴水，然后在此溶液中加入过量的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、干燥后称重为0.233g．则尾气中二氧化硫的体积分数为

 

．
（2）某研究小组用氨水吸收尾气中的SO₂，再向吸收液中加入硫酸，制取高浓度的SO₂气及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体．为测定所得固体样品中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的含量，现称取该样品四份，分别和80.0mL相同浓度的NaOH溶液混合，并加热到90℃左右，充分反应，使氨气全部逸出[设此时（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄均没发生自身的分解]．测得有关实验数据如下表（气体体积均已折算为标准状况）：

实验序号	样品质量/g	氢氧化钠溶液的体积/mL	氨气的体积/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

据此，请回答：（写出计算过程）
①当用7.4g该样品和80.0mL相同浓度的氢氧化钠溶液混合而进行同样的实验时，在标准状况下生成氨气的体积为

 

．
②试计算该样品中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比

 

．
③欲计算实验所用的氢氧化钠溶液的物质的量浓度，则应选择序号

 

的实验数据，由此求得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为

 

．
（3）将尾气通入含有a mol NaOH的溶液中，充分反应，对此请画出n（Na₂SO₃）、n（NaHSO₃）随尾气中n（SO₂）的变化曲线．

Answer 1

考点：二氧化硫的污染及治理,化学方程式的有关计算

专题：氧族元素

分析：（1）利用关系式：SO₂～SO₄^2-～BaSO₄，根据BaSO₄沉淀的质量求出SO₂的体积，最后求出体积分数；
（2）①由数据Ⅰ和Ⅱ，

14.8g

3.36L

=

29.6g

4.48L

可知：当样品质量≤29.6 g时，NaOH足量，即样品质量与氨气体积比为定值；
②由H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O分析可知，样品和氢氧化钠反应的数据分析可知Ⅰ、Ⅱ实验中氢氧化钠过量，根据H⁺+OH^-=H₂O，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O结合质量守恒和氮元素守恒，计算硫酸铵和硫酸氢铵物质的量得到（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物的组成比；
③依据Ⅲ、Ⅳ实验分析可知氢氧化钠不足，可以利用（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物的组成比计算得到消耗氢氧化钠物质的量计算得到浓度；
（3）依据反应SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，SO₂+NaOH=NaHSO₃，定量关系分析，当n（SO₂）：n（NaOH）=1：2生成亚硫酸钠，n（SO₂）：n（NaOH）=1：1反应生成亚硫酸氢钠，据此解答．

解答： 解：（1）Br₂具有氧化性，能氧化SO₂生成SO₄^2-，自身被还原成Br^-，离子方程式为：Br₂+SO₂+H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，所以通入足量溴水的目的是Br₂将SO₂氧化生成SO₄^2-，BaCl₂溶液能与SO₄^2-生成沉淀，离子方程式为：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，所以加入过量的BaCl₂溶液，产生白色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、干燥后称重为0.233g为BaSO₄，利用关系式：SO₂ ～SO₄^2-～BaSO₄，
    0.001mol         

0.233g

233g/mol

=1×10^-3mol
n（SO₂）=n（BaSO₄）=1×10^-3mol
10L尾气中SO₂的体积为22.4L/mol×0.001mol=0.0224L，SO₂的体积分数为

0.0224L

10L

×100%=0.224%，
故答案为：0.224%；
（2）①V由H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O分析可知，样品和氢氧化钠反应的数据分析可知Ⅰ、Ⅱ实验中氢氧化钠过量，且

14.8g

3.36L

=

29.6g

4.48L

可知：当样品质量≤29.6 g时，样品质量与氨气体积比为定值，所以：

14.8g

3.36L

=

7.4g

V(NH3)

，V（NH₃）=1.68 L，
故答案为：1.68L；
②设14.8g混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄物质的量分别为x、y，由数据Ⅰ组NaOH过量，由H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，得：132x+115y=14.8g（质量守恒），2x+y=

3.36mL

22.4L/mol

（氮元素守恒）联立解这个方程组得：x=0.025mol， y=0.1mol，

x

y

=

1

4

，
故答案为：1：4；
③因

14.8g

3.36L

＜

44.4g

2.24L

可知：当样品质量＞44.4 g时，NaOH不足，所以选择Ⅲ或Ⅳ的实验数据计算，44.4g样品中含NH₄HSO₄物质的量为：44.4g×

0.1mol

14.8g

=0.3mol，
根据发生反应的先后顺序：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，
故答案为：Ⅲ或Ⅳ；5mol/L；
（3）SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，SO₂+H₂O+Na₂SO₃=2NaHSO₃，横坐标a点是生成亚硫酸氢钠最大时物质的量，横坐标

1

2

a点是亚硫酸钠部分反应生成亚硫酸氢钠，n（Na₂SO₃）、n（NaHSO₃）随尾气中n（SO₂）的变化曲线如图：，
故答案为：．

点评：本题考查了物质组成的计算分析，画图象等知识和能力，审清题意，依据根据发生反应的先后顺序：H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O进行有关计算是关键，题目难度较大．