Question

（15分）工业制硫酸的尾气中含较多的SO₂，为防止污染空气，回收利用SO₂，工业上常用氨水吸收法处理尾气。某校化学兴趣小组的同学为确定该方法所得固体的成分，称取该固体四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的硫酸溶液50 mL，产生SO₂的体积（标准状况）如下表（实验时设法使水中溶解的SO₂几乎完全逸出）：

实验组别	①	②	③	④
硫酸溶液的体积（mL）	50	50	50	50
盐的质量（g）	9.260	13.890	20.835	32.410
二氧化硫的体积（mL）	1344	2016	3024	2464

⑴上述四组实验中，SO₂体积与固体的质量之比相同的组别有__________________；由第①组实验中的SO₂体积与固体的质量之比，可以推算用6.945 g该固体进行同样的实验时，产生SO₂_________mL(标准状况)；根据表中           两组数据变化可确认该固体中一定含有(NH₄)₂SO₃。
⑵另取9.260 g该固体与足量的熟石灰共热，收集到标准状况的氨气的体积为3136 mL，则该固体的成分除(NH₄)₂SO₃外还有___________（填化学式），该实验中使用的硫酸的物质的量浓度为_______________。

Answer 1

⑴①②③；1008 mL；③④；（每空3分，共9分）
⑵(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₃；  2.5 mol?L^-1（共6分）

（1）根据表中数据可知①②③中SO₂体积与固体的质量之比相同，都是根据第①组实验中的SO₂体积与固体的质量之比可知，6.945 g该固体生成的SO₂是6.945 g/9.260g×1344ml＝1008 mL；根据③④可知，增加固体的质量，生成上网SO₂反而减少，这说明固体中一定含有亚硫酸铵。由于亚硫酸铵与酸反应是分步进行的，如果酸不足，则生成的SO₂就少。
（2）解法一：设9.260 g固体中(NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃、(NH₄)₂SO₄的物质的量分别为x、y、z
则      x ＋ y =" 0.06"       2x ＋ y ＋z = 0.14       116x ＋ 99y ＋ 132z =" 9.26" g
解得：x =" 0.04" mol y =" 0.02" mol  z="0.02" mol
第④组固体质量是第①组固体质量3.5倍，则第④组固体中(NH₄)₂SO₃、NH₄HSO₃、(NH₄)₂SO₄的物质的量分别为0.14 mol、0.07 mol、0.07 mol
消耗的硫酸的物质的量：n(H₂SO₄)=[n((NH₄)₂SO₃)+n(SO₂)]=(0.14 mol+)="0.125" mol
则c(H₂SO₄)=" 2.5" mol?L^-1
解法二：第④组中硫酸一定没有剩余，反应后所得溶液中含(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₃
第④组中固体含S为  含NH₄⁺的0.14 mol×3.5 =" 0.49" mol
反应后所得溶液中含NH₄HSO₃为：
则据电荷守恒得，所得溶液中含SO₄^2—的物质的量为：（0.49 mol-0.1 mol）/2="0.195" mol
原固体中含(NH₄)₂SO₄的0.02 mol×3.5 =" 0.07" mol
∴H₂SO₄的物质的量为0.195 mol－0.07 mol =" 0.125" mol ∴c(H₂SO₄)=" 2.5" mol?L^-1（其他合理解法均给分）