Question

（12分）接觸法制硫酸的主要原料是硫鐵礦和空氣。
I、接觸法制硫酸的過程中，三個最主要的設備是：      、         和吸收塔；為了避免酸霧的形成，提高SO₃的吸收率，工業上常用                    來作吸收劑。
II、為了防止環境污染并對尾氣進行綜合利用，硫酸廠常用氨水吸收尾氣中的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，分別加入濃度為3.00 mol·L^-1的NaOH溶液50.00 mL，加熱至120 ℃左右，使氨氣全部逸出〔（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的分解溫度均高于200 ℃〕，測得有關實驗數據如下（標準狀況）：

實驗序號	樣品的質量/g	NaOH溶液的體積/mL	氨氣的體積/L
1	3.62	50.00	0.896
2	7.24	50.00	1.792
3	10.86	50.00	2.016
4	14.48	50.00	1.568

（1）由第1組數據直接推測：用1.81 g樣品進行同樣實驗時，生成氨氣的體積（標準狀況）
為             L。
（2）14.48g該混合物中n(（NH₄）₂SO₄)=          mol   n(NH₄HSO₄)=          mol
（3）第4組中過量的NH₄⁺ 的物質的量為：            mol

Answer 1

I、沸騰爐 接觸室   98.3%的濃硫酸
II、（1）0.448  （2）0.09  （3）0.04    0.08

由題給數據，第2組樣品質量是第1組的2倍，產生NH₃體積也是第1組的2倍；第3組樣品質量是第1組的3倍，但產生NH₃體積小于第1組的3倍，則NaOH溶液在第1、2組中足量，在第3組中不足。
（1）用1.81 g樣品進行實驗，NaOH過量，產生的NH₃體積應為第1組的，即生成NH₃的體積為0.448 L。
（2）我們可以首先計算出（NH₄）₂SO₄與NH₄HSO₄的物質的量之比，應根據第1組或第2組數據計算。
（NH₄）₂SO₄~2NH₃          NH₄HSO₄~NH₃
設（NH₄）₂SO₄物質的量為x，NH₄HSO₄物質的量為y，則有：
132x+115y=7.24         2x+y= 1.792/22.4
解得：x="0.02" mol   y=0.04mol
n〔(NH₄)₂SO₄〕∶n（NH₄HSO₄）=1∶2
進而可求出14.48g該混合物中：
n(（NH₄）₂SO₄)="0004mol"     n(（NH₄HSO₄)=0008mol
（3）由（2）知道混合物中的NH₄⁺為0.16 mol，H⁺為0.08 mol
反應中依次發生反應：H^＋＋OH^－=H₂O
即：               0.08  0.08
NH₄^＋   ＋   OH^－    =    NH₃↑   +   H₂O
0.07     3×0.05－0.08
OH^－和H^＋、NH₄^＋反應后還剩余：
0.16 mol－0.07 mol ="0.09" mol
注：本小題還可以這樣分析：
如果本題混合物中NH₄⁺全部轉變化NH₃，相比較（1）組數據可知為0.16mol，實際得到NH₃為0.07 mol，則過量的NH₄⁺為0.09 mol