Question

硫化鈉是由無(wú)水硫酸鈉與炭粉在高溫下反應(yīng)制得．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
①Na₂SO₄+4C→Na₂S+4CO↑；
②Na₂SO₄+4CO→Na₂S+4CO₂↑．
（1）要制取Na₂S 15.6g，需原料芒硝（Na₂SO₄?10H₂O）

 

mol．
（2）制得的Na₂S固體中含少量Na₂SO₄、碳粉等雜質(zhì)．稱(chēng)取該固體0.200g，加適量水溶解后加入25.0mL0.100mol/L的I₂標(biāo)準(zhǔn)液，待反應(yīng)完全后用0.100mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗Na₂S₂O₃溶液16.0mL（已知：滴定時(shí)Na₂S₂O₃轉(zhuǎn)化為Na₂S₄O₆），則該Na₂S的純度為

 

．
（3）①若在反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)生CO和CO₂混合氣體的體積為44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），生成Na₂S的物質(zhì)的量（nmol）的范圍是

 

＜n＜

 

；
    ②若在上述過(guò)程中生成Na₂S的質(zhì)量為62.4g，則混合氣體中CO和CO₂的體積比是多少？
（4）硫化鈉晶體（Na₂S?9H₂O）放置在空氣中，會(huì)緩慢氧化成Na₂SO₃?7H₂O和Na₂SO₄?10H₂O．現(xiàn)稱(chēng)取在空氣中已部分氧化的硫化鈉晶體25.76g溶于水，加入足量用鹽酸酸化的BaCl₂溶液，過(guò)濾得沉淀5.62g，放出H₂S氣體1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），求原硫化鈉晶體的質(zhì)量．

Answer 1

分析：（1）結(jié)合反應(yīng)轉(zhuǎn)化物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用元素守恒思想來(lái)解決；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒，得出碘單質(zhì)和硫代硫酸鈉、以及硫化鈉之間的關(guān)系，代入數(shù)據(jù)計(jì)算即可；
（3）①根據(jù)極限假設(shè)法利用元素守恒的思想來(lái)計(jì)算即可；
②計(jì)算CO和CO₂各自的物質(zhì)的量，再根據(jù)化學(xué)方程式列等式，確定結(jié)果；
（4）Na₂S與Na₂SO₃在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故5.62g為硫和硫酸鋇的質(zhì)量，放出H₂S氣體1.12L，還發(fā)生反應(yīng)2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算S的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算生成S的反應(yīng)中參加反應(yīng)的Na₂S、Na₂SO₃各自的物質(zhì)的量，根據(jù)n=

V

Vm

計(jì)算H₂S的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算與鹽酸反應(yīng)生成H₂S氣體需要Na₂SO₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算樣品中Na₂S的質(zhì)量．

解答：解：（1）根據(jù)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系知道：Na₂SO₄～Na₂S～Na₂SO₄?10H₂O，所以制取Na₂S15.6g（0.2mol），需原料芒硝（Na₂SO₄?10H₂O）的物質(zhì)的量是0.2mol，
故答案為：0.2；
（2）根據(jù)電子守恒，剩余碘單質(zhì)和硫代硫酸鈉之間反應(yīng)的關(guān)系為：I₂～2S₂O₃^2-，用0.100mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗Na₂S₂O₃溶液16.0mL，所以剩余碘單質(zhì)的量是

1

2

×0.100mol/L×0.016L=0.0008mol，消耗掉的碘單質(zhì)物質(zhì)的量0.025L×0.100mol/L-0.0008mol=0.0017mol，碘單質(zhì)和硫離子之間反應(yīng)的關(guān)系為：S²-～I(xiàn)₂，所以固體中含有硫化鈉的物質(zhì)的量是0.0017mol，硫化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.0017mol×78g/mol

0.2g

×100%=66.3%，故答案為：66.3%；
（3）①若在反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)生CO和CO₂混合氣體的體積為44.8L即2mol（標(biāo)準(zhǔn)狀況），假設(shè)氣體全部是CO，則根據(jù)硫元素守恒和化學(xué)反應(yīng)①，硫化鈉的物質(zhì)的量是0.5mol，假設(shè)氣體全部是CO₂，將反應(yīng)①②相加，根據(jù)硫元素守恒，得出硫化鈉的物質(zhì)的量是1.0mol，故生成Na₂S的物質(zhì)的量（nmol）的范圍是0.5＜n＜1.0，故答案為：0.5；1.0；
②設(shè)混合氣體中CO和CO₂的物質(zhì)的量分別是x、y，則根據(jù)方程式Na₂SO₄+4C=Na₂S+4CO↑和Na₂SO₄+4CO=Na₂S+4CO₂↑，x+y=2mol，

x+y

4

+

y

4

=

62.4

78

，解得x=0.8mol，y=1.2mol，所以混合氣體中CO和CO₂的體積比是0.8：1.2=2：3，
答：混合氣體中CO和CO₂的體積比是2：3；
（4）Na₂S與Na₂SO₃在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故5.62g為硫和硫酸鋇的質(zhì)量，還發(fā)生反應(yīng)2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，放出H₂S氣體1.12L及0.05mol，消耗硫化鈉的物質(zhì)的量是0.05mol，所以剩余硫化鈉的物質(zhì)的量是0.05mol，設(shè)晶體混合物中硫化鈉晶體、硫酸鈉晶體的物質(zhì)的量是x、y，根據(jù)方程式2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O知道亞硫酸鈉晶體的物質(zhì)的量是

x-0.05

2

mol，生成硫單質(zhì)的物質(zhì)的量是

3(x-0.05)

2

mol，根據(jù)5.62g為硫和硫酸鋇的質(zhì)量，得出x=0.1mol，所以原來(lái)硫化鈉晶體的質(zhì)量m=nM=0.1mol×240g/mol=24g，
故答案為：24g．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及含硫化合物的性質(zhì)以及元素守恒思想的計(jì)算，屬于綜合知識(shí)的考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度大．