Question

接觸法制硫酸，最后的產品是質量分數為98%的硫酸或20%的發煙硫酸（H₂SO₄和SO₃的混合物，其中含20%的SO₃）。

（1）若98%硫酸可表示為SO₃·aH₂O，20%發煙硫酸可表示為H₂O·bSO₃，則a、b的值（可用分數表示）分別是：a=_____________、b=______________。

（2）若用m（H₂O）=k·n（SO₃）分別表示SO₃轉化成98%的硫酸和20%發煙硫酸時需水的質量與SO₃物質的量的關系式，則有：m₁（H₂O）=______________n₁（SO₃），m₂（H₂O）=__________n₂（SO₃）。

Answer 1

解析：（1）根據題意，假設產品質量都為100 g，則純H₂SO₄ 98 g，H₂O 2 g。

故n（H₂SO₄）∶n（H₂O）=∶=1∶，

所以有H₂SO₄·H₂O?SO₃·H₂O·H₂OSO₃·H₂O。即a=。

20%的發煙硫酸需純H₂SO₄ 80 g，SO₃ 20 g。

故n（H₂SO₄）∶n（SO₃）=∶=∶。

所以有H₂SO₄·SO₃SO₃·H₂O·SO₃（+）SO₃·H₂OSO₃·H₂OSO₃·H₂O。即b=。

（2）根據題給信息，仍設產品質量為100 g，由m（H₂O）=k·n（SO₃）可分別求出98%的硫酸和20%的發煙硫酸的k值。

98%的硫酸：m（H₂O）=2+18=20 g，n₁（SO₃）=1 mol，

則k₁=20 g/1 mol=20 g·mol^－1，

所以m₁（H₂O）=20 g·mol^－1·n₁（SO₃）

20%的發煙硫酸：由（1）計算結果知，m（H₂O）=，n₂（SO₃）=mol，

則k₂==13.8 g·mol^－1，

所以m₂（H₂O）=13.8 g·mol^－1·n₂（SO₃）.

答案：（1） 

（2）20 g·mol^－1  13.8 g·mol^－1