Question

5．閃鋅礦（主要成份為ZnS）是含鋅主要礦物之一，高溫加熱閃鋅礦生成ZnO和SO₂．ZnO用于冶煉金屬鋅，SO2可制亞硫酸鹽或硫酸．計算回答下列問題（保留2位小數(shù)）
將標況下4.48L SO₂氣體慢慢通入200mL一定濃度NaOH溶液中，SO₂氣體全部被吸收，將反應后的溶液在空氣中小心蒸干（不考慮酸式鹽的分解），得到不超過兩種物質的無水晶體26.8g．通過計算確定所得晶體的成分與物質的量．

Answer 1

分析 SO₂與氫氧化鈉反應都生成Na₂SO₃，可通過化學方程式的計算得出其質量，SO₂與氫氧化鈉反應都生成NaHSO₃，可通過化學方程式的計算得出其質量，比較極限反應獲得固體質量和實際質量之間的關系可以進行討論，在根據(jù)S元素守恒和質量關系計算各自的量的多少即可．

解答 解：若4.48L即0.2mol標況下的SO₂與氫氧化鈉反應都生成Na₂SO₃，可通過化學方程式的計算得出其質量，SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O，生成Na₂SO₃25.2g，若4.48L即0.2mol標況下的SO₂與氫氧化鈉反應都生成NaHSO₃，SO₂+NaOH═NaHSO₃，生成的NaHSO₃質量為20.8g，所以最后得到的無水晶體不可能是這兩種物質形成的混合物，也不可能是其中之一，由此其組成可能是Na₂SO₃和反應沒有完全消耗掉的NaOH，在蒸干過程中，亞硫酸鹽會被空氣中氧氣氧化為硫酸鹽，亞硫酸氫鹽會被氧化為硫酸氫鹽，所以所得晶體還可以是或是亞硫酸鈉、硫酸鈉的混合物；或是亞硫酸氫鈉、硫酸鈉的混合物；或是硫酸鈉、硫酸氫鈉的混合物，若晶體組成是Na₂SO₃和反應沒有完全消耗掉的NaOH此混合物中的氫氧化鈉質量為26.8-25.2=1.6g，其物質的量為0.04mol，如果是亞硫酸鈉、硫酸鈉的混合物，硫酸鈉是亞硫酸鈉的氧化產(chǎn)物，根據(jù)硫元素守恒以及晶體質量之和是26.8g，解得他們各自的物質的量均是0.1mol，同理可得，如果是硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合物，物質的量分別是0.042mol、0.158mol，如果是硫酸鈉、硫酸氫鈉的混合物，物質的量分別是0.127mol、0.073mol，
答：所得所得晶體的成分與物質的量為
$\left\{\begin{array}{l}{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.20mol}\\{n（NaOH）=0.04mol}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{n（N{a}_{2}S{O}_{3}）=0.10mol}\\{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.10mol}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{n（NaHS{O}_{3}）=0.042mol}\\{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.158mol}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.127mol}\\{n（NaHS{O}_{4}）=0.073mol}\end{array}\right.$．

點評 本題是一道關于元素以及化合物的計算題，多種解題思想：元素守恒、極限反應的靈活應用是解題的關鍵，難度大．