Question

在硫酸的制備中，最后的產品是98%的硫酸或20%的發煙硫酸（H₂SO₄和SO₃的混合物，其中SO₃的質量分數為20%）。
（1）若98%硫酸可表示為SO₃·aH₂O，20%的發煙硫酸可表示為SO₃·bH₂O，則a、b的值（a、b可用分數表示）分別是：a=        ,b=        。
（2）用m（H₂O）=k·n（SO₃）分別表示SO₃轉化成上述兩種硫酸時，所用水的質量與SO₃的物質的量的關系式（即求k）分別是：
m₁（H₂O）=        n₁（SO₃）,m₂（H₂O）=        n₂（SO₃）。
（3）若工廠同時生產上述兩種硫酸，則上述兩種硫酸的質量比x（W₁為98%的硫酸的質量、W₂為20%的發煙硫酸的質量）與SO₃的用量的物質的量之比y的關系是        。

Answer 1

   （1）   
（2）20g·mol^-1?  13.8g·mol^-1
（3）y=0.938x

   （1）“98%的硫酸”指100g硫酸溶液中有98gH₂SO₄、2gH₂O。若用SO₃·aH₂O表示，則題意為1molSO₃、amolH₂O,因此，a=。
而對20%的發煙硫酸，100g中應有H₂SO₄ 80g、SO₃ 20g。
（2）利用（1）中的結果可方便地求解k的值。
（3）分別求出兩種濃度時，n（SO₃）與W的關系，其比值中非的部分即為所求。
解：（1）對98%的硫酸，有：
?a==
而對20%的發煙硫酸，則有：
?b==
（2）由a=可得：
?n₁（H₂O）=a·n₁（SO₃）
18g·mol^-1×n₁（H₂O）=18g·mol^-1×a×n₁（SO₃）=m₁（H₂O）
所以k=18g·mol^-1×a=20g·mol^-1
由b·n₂（SO₃）=n₂（H₂O）
18g·mol^-1×n₂（H₂O）=18g·mol^-1×b×n₂（SO₃）
m₂（H₂O）=18g·mol^-1×b×n₂（SO₃）=18g·mol^-1××n₂（SO₃）
所以k==13.8g·mol^-1。
（3）設98%的硫酸所需SO₃的用量為n₁（SO₃），20%的發煙硫酸所需SO₃的用量為n₂（SO₃），則
?n₁（SO₃）=W₁×=
?n₂（SO₃）=W₂×+W₂×=
兩式相除得：
y=n₁（SO₃）∶n₂（SO₃）=0.938×=0.938x。