1008、某制药厂尾气中含少量SO2气体,一般用NaOH溶液或氨水吸收,以防污染环境。分别用0.lmol/L的NaOH溶液或同浓度的氨水处理相同量的尾气,两种方法所需吸收液的体积关系是( )。

这是一道关于酸碱中和反应及化学计量关系的题目。我们需要分析二氧化硫（$SO_2$）分别与氢氧化钠（$NaOH$）和氨水（$NH_3 \cdot H_2O$）反应的化学方程式，从而确定消耗吸收剂的物质的量关系。 ### 1. 化学反应原理分析 **情景一：用 NaOH 溶液吸收 $SO_2$** 二氧化硫是酸性氧化物，与强碱氢氧化钠反应。当 $SO_2$少量或适量时，主要生成亚硫酸钠（$Na_2SO_3$）；当 $SO_2$过量时，生成亚硫酸氢钠（$NaHSO_3$）。无论生成哪种产物，我们关注的是吸收固定量的 $SO_2$ 所需的 $NaOH$ 的量。 通常为了完全吸收并防止污染，工业上往往控制条件使反应趋于完全中和或形成稳定的盐。我们可以写出两个极端的反应方程式： 1. 生成正盐：$2NaOH + SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$ 此时，$n(NaOH) : n(SO_2) = 2 : 1$ 2. 生成酸式盐：$NaOH + SO_2 \rightarrow NaHSO_3$ 此时，$n(NaOH) : n(SO_2) = 1 : 1$ **情景二：用氨水吸收 $SO_2$** 氨水是弱碱，与二氧化硫反应类似： 1. 生成正盐：$2NH_3 \cdot H_2O + SO_2 \rightarrow (NH_4)_2SO_3 + H_2O$ 此时，$n(NH_3 \cdot H_2O) : n(SO_2) = 2 : 1$ 2. 生成酸式盐：$NH_3 \cdot H_2O + SO_2 \rightarrow NH_4HSO_3$ 此时，$n(NH_3 \cdot H_2O) : n(SO_2) = 1 : 1$ ### 2. 关键逻辑推导 题目中提到“处理相同量的尾气”，即 $SO_2$ 的物质的量（$n_{SO_2}$）是固定的。 题目问的是“两种方法所需吸收液的体积关系”。 这里有一个常见的思维陷阱：是否因为氨水是弱碱，所以吸收能力差，需要更多体积？ **解析核心：** 酸碱中和反应的实质是质子（$H^+$）的转移或电子对的接受。对于吸收酸性气体 $SO_2$ 而言，决定吸收容量的是碱提供的**可反应基团（$OH^-$ 或 $NH_3$）的物质的量**，而不是碱的强弱（电离程度）。 * **NaOH** 是强电解质，完全电离：$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$。1 mol NaOH 提供 1 mol $OH^-$（或直接结合 $SO_2$）。 * **氨水** 中的溶质是 $NH_3$，虽然它是弱碱，部分电离，但在与酸性气体 $SO_2$ 反应时，随着 $OH^-$ 被消耗，平衡 $NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$ 会不断向右移动，直到所有的 $NH_3$ 都参与反应。因此，1 mol $NH_3 \cdot H_2O$ 同样能提供 1 mol 的结合能力来吸收 $SO_2$。 **结论：** 只要最终生成的产物类型相同（例如都生成正盐，或者都生成酸式盐），吸收相同物质的量的 $SO_2$ 所需要的 $NaOH$ 的物质的量与 $NH_3 \cdot H_2O$ 的物质的量是**相等**的。 即：$n(NaOH) = n(NH_3 \cdot H_2O)$ ### 3. 计算体积关系 根据公式：$V = \frac{n}{c}$ * 已知两种溶液的浓度相同：$c(NaOH) = c(NH_3 \cdot H_2O) = 0.1 \, \text{mol/L}$ * 已推导所需溶质的物质的量相同：$n(NaOH) = n(NH_3 \cdot H_2O)$ 因此： $$V(NaOH) = \frac{n(NaOH)}{0.1}$$ $$V(\text{氨水}) = \frac{n(NH_3 \cdot H_2O)}{0.1}$$ 所以： $$V(NaOH) = V(\text{氨水})$$ ### 4. 选项分析 * A. NaOH溶液的体积大于氨水：错误。 * B. NaOH溶液的体积等于氨水：**正确**。因为浓度相同，且吸收等量 $SO_2$ 所需的碱的物质的量相同。 * C. NaOH溶液的体积小于氨水：错误。 * D. 无法判断：错误。 ### 最终答案 故正确答案为 **B**。