问题 计算题

在硫酸的制备中,最后的产品是98%的硫酸或20%的发烟硫酸(H2SO4和SO3的混合物,其中SO3的质量分数为20%)。

(1)若98%硫酸可表示为SO3·aH2O,20%的发烟硫酸可表示为SO3·bH2O,则a、b的值(a、b可用分数表示)分别是:a=        ,b=        

(2)用m(H2O)=k·n(SO3)分别表示SO3转化成上述两种硫酸时,所用水的质量与SO3的物质的量的关系式(即求k)分别是:

m1(H2O)=        n1(SO3),m2(H2O)=        n2(SO3)。

(3)若工厂同时生产上述两种硫酸,则上述两种硫酸的质量比x(W1为98%的硫酸的质量、W2为20%的发烟硫酸的质量)与SO3的用量的物质的量之比y的关系是        

答案

   (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,则题意为1molSO3、amolH2O,因此,a=

而对20%的发烟硫酸,100g中应有H2SO4 80g、SO3 20g。

(2)利用(1)中的结果可方便地求解k的值。

(3)分别求出两种浓度时,n(SO3)与W的关系,其比值中非的部分即为所求。

解:(1)对98%的硫酸,有:

a==

而对20%的发烟硫酸,则有:

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)设98%的硫酸所需SO3的用量为n1(SO3),20%的发烟硫酸所需SO3的用量为n2(SO3),则

n1(SO3)=W1×=

n2(SO3)=W2×+W2×=

两式相除得:

y=n1(SO3)∶n2(SO3)=0.938×=0.938x。

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