（6分）为了预防环境污染并对尾气进行综合利用，某硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO2。再向吸收液中加入浓硫酸，以制取高浓度的SO2及（NH4）2SO4和NH4HSO4

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（6分）为了预防环境污染并对尾气进行综合利用，某硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO₂。再向吸收液中加入浓硫酸，以制取高浓度的SO₂及（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体。
为测定上述（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物的组成，现称取该样品4份，分别加入相同浓度的NaOH溶液各40.00 mL，加热至120 ℃左右，使氨气全部逸出〔（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体分解的温度均高于200 ℃〕，测得有关实验数据如下：（标准状况下）

实验序号	样品的质量/g	NaOH溶液的体积/mL	氨气的体积/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	0.00

（1）实验过程中有关反应的离子方程式为_________________________________________。
（2）由Ⅰ组数据直接推测：标准状况下3.7 g样品进行同样实验时，生成氨气的体积为__________L。
（3）试计算该混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比为__________________。
（4）欲计算该NaOH溶液的物质的量浓度应该选择__________组数据，由此求得NaOH溶液的物质的量浓度为____________________________________________________________。

答案

（1）H⁺+OH^-====H₂O，+OH^-NH₃↑+H₂O （2）0.84  (3)1∶4  (4)Ⅲ  5 mol·L^-1

解析

（1）（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄在溶液中是完全电离的，所以（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄固体混合物中加入NaOH溶液时，将有以下两个离子反应发生H⁺+OH^-====H₂O，+OH^-NH₃↑+H₂O。
（2）由表中数据可看出，当样品质量由7.4 g增加到14.8 g时，释放出的气体体积由1.68 L增加到3.36 L，是成比例增加的，说明NaOH溶液此时是足量的。所以可推断出当样品的质量为3.7 g时，所释放出的气体体积应为1.68 L/2="0.84" L。
（3）设I组混合物中（NH₄）₂SO₄的物质的量为x mol，NH₄HSO₄的物质的量为y mol，依据表中的数据有：当混合物质量为14.8 g时，产生气体NH₃的物质的量为3.36 L/22.4 L·mol^-1="0.15" mol。
（NH₄）₂SO₄—2NH₃      NH₄HSO4—NH₃
x mol       2x mol     y mol      y mol
 解此方程组得到：x=0.025,y=0.1。
所以，混合物中（NH₄）₂SO₄和NH₄HSO₄的物质的量之比为0.025∶0.1=1∶4。
(4)分析表中数据，当加入样品质量为22.2 g时，放出的气体体积不再与样品质量成比例，说明此时NaOH的量不足，但可以判断出，此时的NaOH消耗完了全部的H⁺，并消耗了部分的。当加入样品为37.0 g时，无气体释放，这表明此时NaOH全部被溶液中的H⁺消耗。计算该NaOH溶液的物质的量浓度应该选择Ⅲ组数据进行计算。
结合（3）的计算结果可知，在22.2 g样品中含（NH₄）₂SO₄应为0.025 mol×1.5="0.037" 5 mol，含有NH₄HSO₄的物质的量为0.1 mol×1.5="0.15" mol。
由于H⁺—NaOH，则溶液中的H⁺消耗的NaOH为0.15 mol。
由于—NaOH—NH₃,溶液中的消耗的NaOH为1.12 L/2.24 L·mol^-1="0.05" mol。
所以，NaOH的总物质的量为0.15 mol+0.05 mol="0.2" mol。
NaOH溶液的物质的量浓度为0.2 mol/0.04 L="5" mol·L^-1。