Question

16．為了防治環(huán)境污染并對(duì)尾氣進(jìn)行綜合利用，某硫酸廠用氨水吸收尾氣中的SO₂，再向吸收液中加入濃硫酸，以回收高濃度的SO₂并得到副產(chǎn)品化肥（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄．為測(cè)定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物的組成，現(xiàn)稱(chēng)取該樣品四份，分別加入相同濃度的NaOH溶液各40.00mL，加熱至120℃左右，使氨氣全部逸出[已知：（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的分解溫度均高于200℃]，測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（標(biāo)準(zhǔn)狀況）：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	樣品的質(zhì)量/g	NaOH溶液的體積/mL	氨氣的體積/L
Ⅰ	7.4	40.00	1.68
Ⅱ	14.8	40.00	3.36
Ⅲ	22.2	40.00	1.12
Ⅳ	37.0	40.00	0

（1）測(cè)定過(guò)程中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．
（2）3.7g該樣品進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)時(shí)，生成的氨氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為0.84L．
（3）試求算該混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量之比．
（4）欲計(jì)算該NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度應(yīng)選擇第Ⅲ組數(shù)據(jù)，并由此計(jì)算NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程．

Answer 1

分析 （1）（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物中加入氫氧化鈉溶液，首先氫離子與氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應(yīng)，然后銨根離子與氫氧根離子加熱反應(yīng)生成氨氣，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
（2）由數(shù)據(jù)Ⅰ和Ⅱ判斷此時(shí)氫氧化鈉過(guò)量，樣品步驟，生成氨氣的體積與樣品的質(zhì)量成正比，據(jù)此計(jì)算出3.7g樣品生成氨氣的體積；
（3）Ⅱ中樣品完全反應(yīng)，設(shè)出（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物質(zhì)的量，然后根據(jù)氨氣的物質(zhì)的量、樣品質(zhì)量列式計(jì)算出二者的物質(zhì)的量，再計(jì)算出二者的物質(zhì)的量之比；
（4）根據(jù)Ⅲ組數(shù)據(jù)中進(jìn)入22.2g樣品只生成了1.12L氨氣可知，此時(shí)氫氧化鈉溶液不足，可以根據(jù)Ⅲ中數(shù)據(jù)計(jì)算出氫氧化鈉溶液濃度；
先根據(jù)（3）計(jì)算出22.2g樣品中含有的NH₄HSO₄物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)的先后順序H⁺+OH^-=H₂O，NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O計(jì)算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固體混合物中加入氫氧化鈉溶液后加熱發(fā)生的反應(yīng)有：氫離子與氫氧根離子反應(yīng)生成水：H⁺+OH^-=H₂O、銨根離子與氫氧根離子在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣：NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O、NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O；
（2）由Ⅰ和Ⅱ中的數(shù)據(jù)7.4 g：1.68 L=14.8 g：3.36 L可知：當(dāng)樣品質(zhì)量≤14.8 g時(shí)，NaOH足量，即樣品質(zhì)量與氨氣體積比為定值，則3.7g樣品生成氨氣的體積為：V（NH₃）=$\frac{3.7g}{7.4g}$×1.68 L=0.84 L，
故答案為：0.84；
（3）設(shè) （NH₄）₂SO₄、NH₄HSO₄物質(zhì)的量分別為x、y，則：①2x+y=$\frac{1.68L}{22.4L/mol}$=0.075mol，②132x+115y=7.4g，
根據(jù)①②聯(lián)立解得：$\left\{\begin{array}{l}{x=0.0125mol}\\{y=0.05mol}\end{array}\right.$，
所以：n[（NH₄）₂SO₄]：n[NH₄HSO₄]=0.0125mol：0.05mol=1：4，
故答案為：1：4；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)Ⅲ中進(jìn)入22.2g樣品時(shí)，比Ⅱ生成的氨氣體積小，說(shuō)明氫氧化鈉已經(jīng)不足，可以根據(jù)Ⅲ計(jì)算出氫氧化鈉溶液的濃度；
根據(jù)（3）可知，22.2g樣品中含NH₄HSO₄物質(zhì)的量為：0.05mol×$\frac{22.2g}{7.4g}$=0.15mol，反應(yīng)的先后順序?yàn)椋篐⁺+OH^-→H₂O，NH₄⁺+OH^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
求得n（NaOH）=0.15mol+$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
則氫氧化鈉溶液的濃度為：c（NaOH）=$\frac{0.2mol}{0.04L}$=5mol/L，
故答案為：Ⅲ；22.2g樣品中含NH₄HSO₄物質(zhì)的量為：0.05mol×$\frac{22.2g}{7.4g}$=0.15mol，反應(yīng)的先后順序?yàn)椋篐⁺+OH^-→H₂O，NH₄⁺+OH^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，
求得n（NaOH）=0.15mol+$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
則氫氧化鈉溶液的濃度為：c（NaOH）=$\frac{0.2mol}{0.04L}$=5mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)混合物的計(jì)算，題目難度較大，正確分析表中數(shù)據(jù)不能夠判斷過(guò)量情況為解答關(guān)鍵，注意掌握常見(jiàn)物質(zhì)之間的反應(yīng)原理，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．