Question

為了防止環境污染并對尾氣進行綜合利用，硫酸廠常用兩種方法吸收尾氣中的SO₂、SO₃等氣體。

方法一：將尾氣通入氨水，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。已知SO₂及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的分解溫度均高于200 ℃，欲測定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物的組成，現稱取該樣品四份，分別加入相同濃度的NaOH溶液50.00 mL，加熱至120 ℃左右，使氨氣全部逸出，測得有關實驗數據如下：

實驗序號	樣品的質量/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	28.96	50.00	3.136

（1）若取3.62 g樣品用同樣方法實驗時，生成氨氣的體積（標準狀況）為_________L。

（2）該混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質的量之比為_________。

（3）求所用NaOH溶液的物質的量濃度_________。

方法二：用NaOH溶液、石灰及O₂吸收尾氣，以制取石膏（CaSO₄·2H₂O），此過程的中間產物是NaHSO₃。實際操作中以調節尾氣排放的流量來取得SO₂與NaOH間物質的量的最佳比值，從而提高亞硫酸氫鈉的產量。試寫出n（SO₂）/n（NaOH）在不同取值范圍時，n（NaHSO₃）的值或n（NaHSO₃）與n（SO₂）、n（NaOH）的關系式，填入下表：

n（SO2）/n（NaOH）	n（NaHSO3）

Answer 1

（1）0.896  （2）1∶2  (3)6 mol·L^-1

列表如下：

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）由實驗①②知NaOH過量，取3.62 g樣品時也是NaOH過量，產生氨氣為 =0.896 L。

（2）設7.24 g樣品中，（NH₄）₂SO₄物質的量為x，NH₄HSO₄物質的量為y，則

解得

。

（3）以第④組數據計算，樣品過量，NaOH不足，NaOH先與H⁺中和再與反應生成NH₃，溶液最終有過量，n（NaOH）=n（NH₄HSO₄）+n（NH₃），

c（NaOH）==6.00 mol·L^-1。

方法二：當≤0.5時，NaOH過量，全部生成Na₂SO₃，無NaHSO₃；

當≥1時，SO₂過量，全部生成NaHSO₄，無Na₂SO₃；當0.5＜＜1時，SO₂、NaOH全部反應，產物為Na₂SO₃、NaHSO₃的混合物。