Question

Na₂S₂O₃?5H₂O（俗称海波）是照相业常用的一种定影剂，常采用下法制备：
将亚硫酸钠溶液与硫粉混合共热，生成硫代硫酸钠Na₂SO₃+S=Na₂S₂O₃，滤去硫粉，再将滤液浓缩、冷却，即有Na₂S₂O₃?5H₂O晶体析出．该法制得的晶体中常混有少量
Na₂SO₃和Na₂SO₄的杂质，为测定一种海波晶体样品的成分，某同学称取三份质量不同的该样品，分别加入相同浓度的H₂SO₄溶液20mL，充分反应后滤出硫，并将滤液微热（假定生成的SO₂全部逸出），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	12.60	18.90	28.00
二氧化碳的体积/L	1.12	1.68	2.24
硫的质量/g	1.28	1.92	2.56

（1）样品与硫酸可能发生反应的离子方程式为：______；
（2）根据上表数据分析，该样品______（填选项字母）；
A．只含有Na₂S₂O₃　B．含有Na₂S₂O₃和Na₂SO₃两种成分C．含有Na₂S₂O₃、Na₂SO₃，和Na₂SO₄三种成分
（3）试计算：该样品中各成分的物质的量之比？______
（4）所加硫酸溶液的物质的量浓度为多少？______．

Answer 1

解：（1）样品中硫代硫酸钠与酸反应生成硫、二氧化硫与水，离子方程式为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，亚硫酸钠与酸反应生成二氧化硫与水，离子方程式为：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案为：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（2）硫酸的体积一定，由表中数据可知，样品质量增大，硫与二氧化硫的产量增大，故第一、二组样品完全反应，酸有剩余，28g样品完全反应可以硫的质量为×1.28g=2.84＞2.56g，故第三组硫酸不足，样品完全反应．
以第一组计算判断：1.28gS的物质的量为=0.04mol，由S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O可知，样品中硫代硫酸钠为0.04mol，该反应生成的二氧化硫为0.04mol，反应得到的二氧化硫总的物质的量为=0.05mol＞0.04mol，故含有Na₂SO₃，反应SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O生成二氧化硫为0.05mol-0.04mol=0.01mol，由方程式可知，样品中Na₂SO₃为0.01mol，硫代硫酸钠晶体与亚硫酸钠的总质量为0.04mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol=11.18g＜12.6g，
故含有硫酸钠，即含有Na₂S₂O₃、Na₂SO₃和Na₂SO₄三种成分，
故答案为：C；
（3）由（2）分析可知，12.6g样品中，含有硫代硫酸钠为0.04mol、Na₂SO₃为0.01mol，硫代硫酸钠晶体与亚硫酸钠的总质量为0.04mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol=11.18g，故硫酸钠的质量为12.6g-11.18g=1.42g，物质的量为=0.01mol，
故n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）：n（Na₂SO₄）=0.04mol：0.01mol：0.01mol=4：1：1，
故答案为：n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）：n（Na₂SO₄）=0.04mol：0.01mol：0.01mol=4：1：1；
（4）由（2）中分析可知，第三份硫酸不足，硫酸完全反应．由S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O可知，硫酸的物质的量即为反应生成二氧化硫的物质的量，故n（H₂SO₄）=n（SO₂）==0.1mol，故该硫酸的物质的量浓度为=5mol/L，
故答案为：5mol/L．
分析：（1）样品中硫代硫酸钠与酸反应生成硫、二氧化硫与水；亚硫酸钠与酸反应生成二氧化硫与水；
（2）硫酸的体积一定，由表中数据可知，样品质量增大，硫的质量与二氧化硫的体积都增大，故第一、二组样品完全反应，酸有剩余，28g样品完全反应可以硫的质量为×1.28g=2.84＞2.56g，故第三组硫酸不足，样品完全反应．
以第一组计算判断：根据硫的质量计算根据硫的质量可求出硫代硫酸钠的物质的量、生成的二氧化硫的物质的量，在根据产生的二氧化硫的总的物质的量确定是否含有亚硫酸钠，利用总质量确定是否含有硫酸钠；
（3）根据（2）中的判断计算解答；
（4）由（2）中分析可知，第三份硫酸不足．由方程式知硫酸的物质的量即为反应生成二氧化硫的物质的量，据此计算硫酸的物质的量浓度．
点评：本题考查混合物的有关计算，题目难度较大，注意根据三组数据分析过量问题，根据硫的质量、二氧化硫体积、样品的总质量判断样品中含有的成分是解题关键，（5）中注意方程式的利用．