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闪锌矿(主要成份为ZnS)是含锌主要矿物之一,空气中高温加热闪锌矿生成ZnO和SO2.ZnO用于冶炼金属锌,SO2可制亚硫酸盐或硫酸.回答下列问题(以下计算保留2位小数)
(1)取1.56g闪锌矿样品,在空气中高温加热(杂质不反应),充分反应后,冷却,得到残留固体的质量为1.32g,样品中含硫化锌的质量分数是
 

(2)取1.95g锌加入到12.00mL18.4mol/L的浓硫酸中(反应中只生成一种还原产物),充分反应后,小心地将溶液稀释到1000mL,取出15.00mL,以酚酞为指示剂,用0.25mol/L的NaOH溶液中和余酸,耗用NaOH溶液的体积为21.70mL.
①反应后溶液中多余的硫酸是
 
 mol.
②通过计算确定浓硫酸被还原的产物是
 

(3)将标况下4.48LSO2气体慢慢通入200mL一定浓度NaOH溶液中,SO2气体全部被吸收,将反应后的溶液在空气中小心蒸干(不考虑酸式盐的分解),得到不超过两种物质的无水晶体26.8g.通过计算确定所得晶体的成分与物质的量.
分析:(1)闪锌矿(主要成份为ZnS)在空气中高温加热闪锌矿生成ZnO和SO2,根据固体质量差量法来计算即可;
(2)①根据硫酸和氢氧化钠之间的中和反应来确定剩余的硫酸的物质的量;
②根据电子守恒和化合价变化之间的关系来计算;
(3)SO2与氢氧化钠反应都生成Na2SO3,可通过化学方程式的计算得出其质量,SO2与氢氧化钠反应都生成NaHSO3,可通过化学方程式的计算得出其质量,比较极限反应获得固体质量和实际质量之间的关系可以进行讨论,在根据S元素守恒和质量关系计算各自的量的多少即可.
解答:解:(1)设ZnS的质量是x,则
2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2   减少的固体质量
194       161          32
x                    1.56-1.32
  即
194
x
=
32
1.56-1.32
  解得x=1.455g,所以ZnS的质量分数=
1.455
1.56
×100%≈93%,
故答案为:93%;
(2)①硫酸和氢氧化钠之间中和的实质是:H++OH-=H2O,用0.25mol/L的NaOH溶液中和余酸,耗用NaOH溶液的体积为21.70mL,这些氢氧化钠中和掉的硫酸的物质的量0.25mol/L×0.0217L×
1
2
=0.0027mol,剩余硫酸的物质的量0.0027mol×
1000
15
≈0.18mol,
故答案为:0.18;
②取1.95g锌加入到12.00mL18.4mol/L的浓硫酸中(反应中只生成一种还原产物),消耗的硫酸的物质的量是0.012L×18.4mol/L-0.18mol=0.0408mol.设硫酸的还原产物中,硫元素的化合价是n,金属锌的物质的量是:
1.95g
65g/mol
=0.03mol,生成硫酸锌的物质的量是0.03mol,所以0.03mol的硫酸显示酸性,根据电子守恒:
1.95g
65g/mol
×(2-0)=(0.0408mol-0.03mol)×(6-n),解得n=0,所以浓硫酸被还原的产物是硫单质,
故答案为:S;
(3)若4.48L即0.2mol标况下的SO2与氢氧化钠反应都生成Na2SO3,可通过化学方程式的计算得出其质量,SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,生成Na2SO325.2g,若4.48L即0.2mol标况下的SO2与氢氧化钠反应都生成NaHSO3,SO2+NaOH═NaHSO3,生成的NaHSO3质量为20.8g,所以最后得到的无水晶体不可能是这两种物质形成的混合物,也不可能是其中之一,由此其组成可能是Na2SO3和反应没有完全消耗掉的NaOH,在蒸干过程中,亚硫酸盐会被空气中氧气氧化为硫酸盐,亚硫酸氢盐会被氧化为硫酸氢盐,所以所得晶体还可以是或是亚硫酸钠、硫酸钠的混合物;或是亚硫酸氢钠、硫酸钠的混合物;或是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物,若晶体组成是Na2SO3和反应没有完全消耗掉的NaOH此混合物中的氢氧化钠质量为26.8-25.2=1.6g,其物质的量为0.04mol,如果是亚硫酸钠、硫酸钠的混合物,硫酸钠是亚硫酸钠的氧化产物,根据硫元素守恒以及晶体质量之和是26.8g,解得他们各自的物质的量均是0.1mol,同理可得,如果是硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物,物质的量分别是0.04mol、0.16mol,如果是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物,物质的量分别是0.13mol、0.07mol,
故答案为:
 n(Na2SO3)=0.20 mol
 n(NaOH)=0.04 mol
          
n(Na2SO3)= 0.10 mol
n(Na2SO4)= 0.10 mol
       
n(NaHSO3)=0.04 mol 
 n(Na2SO4)=0.16mol  
         
n(Na2SO4)=0.13mol
n(NaHSO4)=0.07 mol
点评:本题是一道关于元素以及化合物的计算题,多种解题思想:元素守恒、极限反应的灵活应用是解题的关键,难度大.
练习册系列答案
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请回答:

(1)Y的名称是________、Z的化学式为________.

(2)他们的主要产品中的元素在周期表中,锌属________族,X在________周期.

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(4)操作(1)中,在稀H2SO4存在下MnO2把硫化物氧化成硫单质和+2价硫酸盐.如果硫化物用MS表示,请写出MnO2与硫化物反应的化学方程式:__________

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(某地有软锰矿(主要成份为MnO2,含少量Al2O3、SiO2)和闪锌矿(主要成份ZnS,含少量FeS、CuS、CdS、SiO2),科研人员采用新工艺生产二氧化锰和锌,同时还得副产品镉和X、Y、Z等.工业流程图如下图(框图中水省略):

请回答:

(1)

副产品X的名称是________,Y的名称是________、Z的化学式为________

(2)

他们的主要产品中的元素在周期表中,锌属________族,X在________周期.

(3)

图中“操作(1)~(4)”都包含的共同一种操作,在实验室中该操作的名称为________

(4)

操作(1)中,在稀H2SO4存在下MnO2把硫化物氧化成硫单质和+2价硫酸盐.如果硫化物用MS表示,请写出MnO2与硫化物反应的化学方程式:________

(5)

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(6)

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(7)

旧工艺生产二氧化锰,是将软锰矿与煤混合粉碎后高温焙烧,再用硫酸浸取焙烧料净化后电解.对比旧工艺,新工艺有好多个优点,请你至少说出新工艺的一个优点:________

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