题目

题型：不详难度：来源：

Na₂S₂O₃·5H₂O（俗称海波或大苏打）是照相业常用的一种定影剂。
（一)常用下列途径制备海波：

已知反应：4FeS+7O₂  2Fe₂O₃+4SO₂、Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃
（1）计算原料FeS在反应(a)和(b)中的理论分配比：_________。
（2）现有88gFeS，设NaOH溶液吸收SO₂的吸收率为96%，问最多制备海波质量为____克（精确到0．1克）
（二）工业上制得的海波晶体中可能含有少量的亚硫酸钠和硫酸钠杂质。为了测定某海波样品的成分，称取三份质量不同的该样品，分别加入相同浓度的硫酸溶液30mL，充分反应后过滤出硫，微热滤液使生成的SO₂全部逸出（Na₂S₂O₃+ H₂SO₄® Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O）。测得有关实验数据如下（标准状况）：

	第一份	第二份	第三份
样品的质量/g	7．54	15．08	35．00
二氧化硫的体积/L	0．672	1．344	2．688
硫的质量/g	0．80	1．60	3．20

 
（3）计算所用硫酸溶液的物质的量浓度。(写出计算过程)
（4）分析以上实验数据，可判断该样品__________（填字母）
A．不含Na₂SO₃和Na₂SO₄         B．不含Na₂SO₃ 含Na₂SO₄
C．含Na₂SO₃不含Na₂SO₄        D．含Na₂SO₃和Na₂SO₄
（5）若将30．16g该样品和一定量的上述硫酸溶液混合微热。试讨论：当加入硫酸的体积______(aL)在不同取值范围时，生成SO₂体积___________(bL,标态)的值。（可用含a和b的代数式表示）

答案

（1）2:1  
（2）121．5 g   
（3）4mol/L  
（4）D
（5）0<a<0．03L时  b=89．6a ； a≥0．03L时  b=2．688

解析

试题分析：
（1）4FeS+7O₂2Fe₂O₃+4SO₂,  FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑．2H₂S +SO₂=3S+2H₂O．SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+ H₂O；Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃。若恰好完全反应，则Na₂SO₃：S=1:1，根据方程式进行逆推，可得到FeS在反应(a)和(b)中的理论分配比为2:1。
（2）(1)n(FeS)=88g÷88g/mol=1mol．若制备海波质量最多。则根据方程式Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃可知Na₂SO₃：S=1:1。假设产生的Na₂SO₃的物质的量为x．由于NaOH溶液吸收SO₂的吸收率为96%，反应消耗的SO₂的物质的量为x÷0．96．其余的S完全(1- x÷0．96)完全转化为S单质， 1- x÷0．96=x．解得x=0．4898．所以得到的Na₂S₂O_3·5H₂O质量为：0．4898mol×248g/mol=121．5 g。
（3）通过对表中的数据进行分析发现第三组中是硫酸完全反应。有关的反应方程式为Na₂S₂O₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O；Na₂SO₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+H₂O。可见无论硫酸发生那个反应都有关系式H₂SO₄～SO₂。n(SO₂)= 2．688L÷22．4L/mol=0．12mol．所以n(H₂SO₄)= 0．12mol．c(H₂SO₄) =0．12mol÷0．03L=4mol/L．
（4）n(S)=0．1mol,则根据方程式Na₂S₂O₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O可知n(Na₂S₂O₃)=0．1mol, m(Na₂S₂O_3·5H₂O)=24．8g;它产生的SO₂也是0．1mol。由Na₂SO₃产生的SO₂为0．12mol-0．1mol=0．02mol，所以n(Na₂SO₃)=0．02mol．m(Na₂SO₃)=0．02mol×126g/mol=2．52g．由于m(Na₂S₂O_3·5H₂O)＋m(Na₂SO₃) = 24．8g＋2．52g=27．32g<35．00g．所以在该固体中还含有Na₂SO₄。因此选项为D。
（5）通过上述表格中的数据分析可知30ml的硫酸恰好与样品完全反应时固体的质量为30．16g 。因此若0<a<0．03时，硫酸不足量，放出的气体体积按照硫酸来计算。b=（2．688L÷0．03）×a=89．6a ；若 a≥0．03L时。硫酸过量。样品完全反应，产生的气体的体积b=2．688L。₂S₂O₃·5H₂O的制取方法、及纯度的计算的知识。