Question

19．硫酸是極其重要的化工原料，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事等領域應用廣泛．
工業(yè)上通常用接觸法制硫酸，主要原料是硫鐵礦和空氣．接觸法制硫酸的生產(chǎn)過程大致可 分為三個階段：二氧化硫的制取和凈化；二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫；三氧化硫的吸收和硫酸的生成．為了防止環(huán)境污染并對尾氣進行綜合利用，硫酸廠常用氨水吸收尾氣的SO₂、SO₃等氣體，再向吸收液中加入濃硫酸，以制取高濃度的SO₂及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固 體．為了測定測定上述（NH₄）₂ SO₄和NH₄HSO₄固體混合物的組成，現(xiàn)稱取該樣品四份，分別 加入相同濃度的NaOH溶液50.00mL，加熱至120℃左右，使氨氣全部逸出[（NH₄）₂ SO₄和 NH₄HSO₄的分解溫度均高于200℃]，測得有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下（標準狀況）：

實驗	樣品的質(zhì)量/g	NaOH溶液的體積/mL	氨氣的體積/L（標準狀況）
1	7.24	50.00	1.792
2	14.48	50.00	3.584
3	21.72	50.00	4.032
4	36.20	50.00	2.240

（1）由1組數(shù)據(jù)直接推測：1.81g樣品進行同樣實驗時，生成氨氣的體積（標準狀況）為0.448L．
（2）試計算該混合物中（NH₄）₂SO₄和 NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比為1：2．
（3）求所用NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 （1）由實驗1和2判斷此時氫氧化鈉過量，樣品步驟，生成氨氣的體積與樣品的質(zhì)量成正比，據(jù)此計算出1.81g樣品生成氨氣的體積；
（2）實驗2中樣品完全反應，設出（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量，然后根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量、樣品質(zhì)量列式計算出二者的物質(zhì)的量，再計算出二者的物質(zhì)的量之比；
（3）根據(jù)Ⅲ組數(shù)據(jù)中進入36.20樣品只生成了2.240L氨氣可知，此時氫氧化鈉溶液不足，可以根據(jù)Ⅲ中數(shù)據(jù)計算出氫氧化鈉溶液濃度；先根據(jù)（1）計算出36.20g樣品中含有的NH₄HSO₄物質(zhì)的量，再根據(jù)反應的先后順序H⁺+OH^-=H₂O，NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O計算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度．

解答 （1）0.448 （2）1：2 （3）3mol•L-1
解：（1）由Ⅰ和Ⅱ中的數(shù)據(jù)7.24g：1.792L=14.48 g：3，584L可知：當樣品質(zhì)量≤14.48 g時，NaOH足量，樣品質(zhì)量與氨氣體積比為定值，則1.81g樣品生成氨氣的體積為：V（NH₃）=$\frac{1.81g}{7.24g}$×1.792 L=0.448 L，
故答案為：0.448；
（2）設 （NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄物質(zhì)的量分別為x、y，則：①2x+y=$\frac{1.792L}{22.4L/mol}$=0.08mol，②132x+115y=7.24g，
根據(jù)①②聯(lián)立解得：$\left\{\begin{array}{l}{x=0.02mol}\\{y=0.04mol}\end{array}\right.$，
所以n[（NH₄）₂SO₄]：n[NH₄HSO₄]=0.02mol：0.04mol=1：2，
故答案為：1：2；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當實驗4中進入36.20g樣品時，比實驗3生成的氨氣體積小，說明氫氧化鈉已經(jīng)不足，可以根據(jù)實驗4計算出氫氧化鈉溶液的濃度，
根據(jù)1可知，21.72g樣品中含NH₄HSO₄物質(zhì)的量為：0.04mol×$\frac{36.20g}{7.24g}$=0.20mol，反應的先后順序為：H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
求得n（NaOH）=0.20mol+$\frac{2.240L}{22.4L/mol}$=0.3mol，
則氫氧化鈉溶液的濃度為：c（NaOH）=$\frac{0.3mol}{0.05L}$=6mol/L，
答：所用NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為6mol/L．

點評 本題考查了有關(guān)混合物的計算，題目難度較大，正確分析表中數(shù)據(jù)不能夠判斷過量情況為解答關(guān)鍵，注意掌握常見物質(zhì)之間的反應原理，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力．