Question

硫化鈉是用于皮革鞣制的重要化學(xué)試劑，可用無(wú)水芒硝（Na₂SO₄）與炭粉在高溫下反應(yīng)而制得，反應(yīng)方程式如下：
Na₂SO₄+4CNa₂S+4CO↑　　　　　　 Na₂SO₄+4CONa₂S+4CO₂．
（1）現(xiàn)要制取Na₂S 11.70g，若生成過(guò)程中無(wú)水芒硝的利用率為90%，則理論上需要無(wú)水芒硝______g（精確到0.01）．
（2）若在反應(yīng)過(guò)程中生成的Na₂S 物質(zhì)的量為3mol，則消耗的碳單質(zhì)的物質(zhì)的量 n的范圍是______mol≤n≤______mol．若產(chǎn)生的氣體最終只有CO₂，則消耗的碳的物質(zhì)的量為_(kāi)_____mol；若生成等物質(zhì)的量CO和CO₂，則消耗的碳的物質(zhì)的量為_(kāi)_____mol．
（3）若在上述反應(yīng)中消耗的碳單質(zhì)為1mol，生成 Na₂S的物質(zhì)的量為 ymol，生成的 CO 和 CO₂的物質(zhì)的量之比為 x，則x 與 y的關(guān)系為 y=______．
（4）Na₂S放置在空氣中，會(huì)被緩慢氧化成Na₂SO₄ 及 Na₂SO₃，現(xiàn)稱取已經(jīng)部分氧化的硫化鈉樣品78.40g 溶于水中，加入足量鹽酸，充分反應(yīng)后過(guò)濾得沉淀19.20g，放出H₂S氣體2.24L�。�標(biāo)準(zhǔn)狀況）．請(qǐng)計(jì)算：78.40g樣品中各氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量（寫(xiě)出必要的計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

解：（1）11.70gNa₂S的物質(zhì)的量為=mol，根據(jù)硫元素守恒可知，需要無(wú)水芒硝的物質(zhì)的量為，故需要芒硝的質(zhì)量為×142g/mol=23.67g，
故答案為：23.67；
（2）若生成的氣體為CO，消耗的碳的物質(zhì)的量最多，由Na₂SO₄+4CNa₂S+4CO↑可知，生成3molNa₂S需要碳的物質(zhì)的量為3mol×4=12mol，若生成的氣體為CO₂，消耗的碳的物質(zhì)的量最少，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成3molNa₂S需要碳的物質(zhì)的量為=6mol，故消耗的碳單質(zhì)的物質(zhì)的量 n的范圍是6mol≤n≤12mol；
若產(chǎn)生的氣體最終只有CO₂，反應(yīng)中C元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成3molNa₂S需要碳的物質(zhì)的量為=6mol；
若生成等物質(zhì)的量CO和CO₂，令各自物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)電子注意守恒，則2y+4y=3×[6-（-2）]，解得y=4，根據(jù)碳原子守恒可知，需要碳的物質(zhì)的量為4mol+4mol=8mol，
故答案為：6；12；6；8；
（3）消耗的碳單質(zhì)為1mol，根據(jù)碳原子守恒，生成的 CO 和 CO₂的總物質(zhì)的量為1mol，生成的CO和CO₂的物質(zhì)的量之比為x，令CO₂的物質(zhì)的量為amol，則a+ax=1，故a=，則CO的物質(zhì)的量為，反應(yīng)生成 Na₂S的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有：y×[6-（-2）]=×4+×2，整理得y=，
故答案為：；
（4）19.2g為硫的物質(zhì)的量為=0.6mol，由方程式：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O可知，參加該反應(yīng)
的Na₂S為0.6mol×=0.4mol，Na₂SO₃的物質(zhì)的量為0.6mol×=0.2mol，
2.24LH₂S氣體的物質(zhì)的量為=0.1mol，根據(jù)反應(yīng)2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑可知，參加該反應(yīng)的Na₂S的物質(zhì)的量為0.1mol，故樣品中Na₂SO₄的質(zhì)量為78.40g-0.2mol×126g/mol-（0.4mol+0.1mol）×78g/mol=14.2g，故Na₂SO₄的物質(zhì)的量為=0.1mol，
故78.40g樣品中氧化產(chǎn)物：Na₂SO₃為0.2mol，Na₂SO₄為0.1mol，
答：78.40g樣品中氧化產(chǎn)物：Na₂SO₃為0.2mol，Na₂SO₄為0.1mol．
分析：（1）根據(jù)n=計(jì)算11.70gNa₂S的物質(zhì)的量，根據(jù)硫元素守恒計(jì)算需要無(wú)水芒硝的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算無(wú)水芒硝的質(zhì)量；
（2）若生成的氣體為CO，消耗的碳的物質(zhì)的量最多，若生成的氣體為CO₂，消耗的碳的物質(zhì)的量最少；
若產(chǎn)生的氣體最終只有CO₂，反應(yīng)中C元素化合價(jià)由0價(jià)升高為+4價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算需要碳的物質(zhì)的量；
若生成等物質(zhì)的量CO和CO₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算CO和CO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)碳原子守恒計(jì)算碳的物質(zhì)的量；
（3）計(jì)算CO 和 CO₂各自的物質(zhì)的量，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒列等式，確定x 與 y的關(guān)系；
（4）Na₂S與Na₂SO₃在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)：2Na₂S+Na₂SO₃+6HCl=NaCl+3S↓+3H₂O，故19.2g為硫的質(zhì)量，放出H₂S氣體2.24L，還發(fā)生反應(yīng)2HCl+Na₂S=2NaCl+H₂S↑，根據(jù)n=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=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、Na₂SO₃各自的質(zhì)量，繼而計(jì)算Na₂SO₄的質(zhì)量，根據(jù)n=計(jì)算Na₂SO₄的物質(zhì)的量．
點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，注意利用極限法與守恒法進(jìn)行的計(jì)算，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．