Question

硫化鈉是由無水硫酸鈉與炭粉在高溫下反應制得．反應的化學方程式為：
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．稱取該固體0.200g，加適量水溶解后加入25.0mL0.100mol/L的I₂標準液，待反應完全后用0.100mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，消耗Na₂S₂O₃溶液16.0mL（已知：滴定時Na₂S₂O₃轉化為Na₂S₄O₆），則該Na₂S的純度為

 

．
（3）①若在反應過程中，產生CO和CO₂混合氣體的體積為44.8L（標準狀況），生成Na₂S的物質的量（nmol）的范圍是

 

＜n＜

 

；
    ②若在上述過程中生成Na₂S的質量為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，會緩慢氧化成Na₂SO₃?7H₂O和Na₂SO₄?10H₂O．現(xiàn)稱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，過濾得沉淀5.62g，放出H₂S氣體1.12L（標準狀況），求原硫化鈉晶體的質量．

Answer 1

分析：（1）結合反應轉化物質的轉化利用元素守恒思想來解決；
（2）根據(jù)氧化還原反應中電子守恒，得出碘單質和硫代硫酸鈉、以及硫化鈉之間的關系，代入數(shù)據(jù)計算即可；
（3）①根據(jù)極限假設法利用元素守恒的思想來計算即可；
②計算CO和CO₂各自的物質的量，再根據(jù)化學方程式列等式，確定結果；
（4）Na₂S與Na₂SO₃在酸性條件下發(fā)生反應：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故5.62g為硫和硫酸鋇的質量，放出H₂S氣體1.12L，還發(fā)生反應2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，根據(jù)n=

m

M

計算S的物質的量，進而計算生成S的反應中參加反應的Na₂S、Na₂SO₃各自的物質的量，根據(jù)n=

V

Vm

計算H₂S的物質的量，進而計算與鹽酸反應生成H₂S氣體需要Na₂SO₃的物質的量，再根據(jù)m=nM計算樣品中Na₂S的質量．

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

1

2

×0.100mol/L×0.016L=0.0008mol，消耗掉的碘單質物質的量0.025L×0.100mol/L-0.0008mol=0.0017mol，碘單質和硫離子之間反應的關系為：S²-～I₂，所以固體中含有硫化鈉的物質的量是0.0017mol，硫化鈉的質量分數(shù)=

0.0017mol×78g/mol

0.2g

×100%=66.3%，故答案為：66.3%；
（3）①若在反應過程中，產生CO和CO₂混合氣體的體積為44.8L即2mol（標準狀況），假設氣體全部是CO，則根據(jù)硫元素守恒和化學反應①，硫化鈉的物質的量是0.5mol，假設氣體全部是CO₂，將反應①②相加，根據(jù)硫元素守恒，得出硫化鈉的物質的量是1.0mol，故生成Na₂S的物質的量（nmol）的范圍是0.5＜n＜1.0，故答案為：0.5；1.0；
②設混合氣體中CO和CO₂的物質的量分別是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：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故5.62g為硫和硫酸鋇的質量，還發(fā)生反應2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，放出H₂S氣體1.12L及0.05mol，消耗硫化鈉的物質的量是0.05mol，所以剩余硫化鈉的物質的量是0.05mol，設晶體混合物中硫化鈉晶體、硫酸鈉晶體的物質的量是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的量是

x-0.05

2

mol，生成硫單質的物質的量是

3(x-0.05)

2

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

點評：本題涉及含硫化合物的性質以及元素守恒思想的計算，屬于綜合知識的考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．