Question

在接觸法制硫酸排放的尾氣，含有少量的二氧化硫．為防止污染大氣，在排放前應設法進行綜合利用．（本題中的氣體體積均在標準狀況下測定）
（1）將1m³的尾氣通入100mL、4mol/L的氫氧化鈉溶液使其完全反應，然后低溫蒸干溶液，得到20.107g的固體（不含結晶水）．試分析所得固體的成分，以及各成分的物質的量．
（2）請計算尾氣中含有二氧化硫的體積百分含量．
（3）如果該硫酸廠每小時排放這樣的尾氣1000m³．問用石灰乳及氧氣處理后，假設硫元素損失2%，理論上可得到多少質量的熟石膏（2CaSO₄?H₂O）？

Answer 1

分析：（1）二氧化硫可以和三氧化硫以及二氧化硫之間反應生成對應的鹽，根據鈉元素守恒來解決即可；
（2）根據氣體的組成情況以及元素守恒來計算百分含量；
（3）根據硫元素守恒來計算熟石膏的量．

解答：解：（1）1m³尾氣的物質的量n=

V

Vm

=

1000

22.4

=44.64mol，氫氧化鈉的物質的量是0.4mol，設二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉的物質的量是y，則
SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O
1    2      1
y 0.4-2y    y
所以20.107g=40.01×（0.4-2y）g+126.04yg
（126.04-80.02）y=20.107-16.004
解得：y=0.089（mol），
固體成分Na₂SO₃=11.218g 其余為NaOH，
0.4-2y=0.4-2×0.089=0.222，
答：所得固體的成分有亞硫酸鈉和氫氧化鈉，物質的量分別為0.089mol和0.222mol．
（2）根據S元素守恒，生成亞硫酸鈉的物質的量即為硫元素的物質的量，）
1m³尾氣的物質的量n=

V

Vm

=

1000

22.4

=44.64mol，
所以尾氣中含有二氧化硫的體積百分含量為：

0.089

44.64

×100%=0.2%
答：尾氣中含有二氧化硫的體積百分含量是0.2%．
（3）根據硫元素守恒SO₂～CaSO₄?H₂O，所以熟石膏的質量m=0.089mol×136.14g/mol=11874.13g．
答：理論上可得到11874.13g的熟石膏．

點評：本題考查學生元素守恒思想在解決元素以及化合物知識中的應用，可以根據所學知識來回答，難度不大．