Question

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1.56 g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1.32 g，样品中含硫化锌的质量分数是_________。
（2）取1.95 g锌加入到12.00 mL 18.4 mol/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1000 mL，取出15.00 mL，以酚酞为指示剂，用0.25 mol/L的NaOH溶液中和余酸，耗用NaOH溶液的体积为21.70 mL。
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4.48 L SO₂气体慢慢通入200 mL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。

Answer 1

（1）0.93
（2）0.18mol （2分）还原产物是S。（2分）
（3）     
    

解析试题分析：（1）设闪锌矿中ZnS的质量为x，杂质为y
2ZnS+3O2="2" ZnO+2SO₂
x/97    x/97
有
解得x=1.455g，y=0.105g，所以样品中w(ZnS)=1.455g÷1.56g×100%=93%
（2）设浓硫酸被还原的产物中S的化合价为x。56、根据题意过量的硫酸用碱滴定，则过量的硫酸n（H₂SO₄）= n（NaOH）×1000/15="0.25" mol/L×0.02170 L×1000/15=0.1808mol,所以反应的硫酸n（H₂SO₄）="18.4" mol/L×0.012L-0.1808mol=0.04mol,又反应后溶液为硫酸锌，所以n（ZnSO₄）= n（Zn）="1.95" g÷65g/mol=0.03mol,所以作酸的硫酸n（H₂SO₄）= n（ZnSO₄）=0.03mol，做氧化剂硫酸n（H₂SO₄）=0.04mol-0.03mol=0.01mol，因为Zn反应0.03mol失去0.06mol电子，所以根据得失电子守恒，(+6-x) ×0.01mol=0.06mol，解得x=0，所以还原产物中S的化合价为0价，还原产物为S单质。
（3）n(SO₂)=0.2mol，通入未知浓度的NaOH溶液，若NaOH溶液过量则所得溶液为Na₂SO₃ 、NaOH；若恰好完全反应则所的溶液为Na₂SO₃ 溶液；若SO₂稍过量则所得溶液为Na₂SO₃ 、NaHSO₃ ；若SO2过量恰好完全被吸收则生成NaHSO₃ 溶液；（1）若所得溶液为Na₂SO₃ 、NaOH：则有n(Na₂SO₃)= n(SO₂)=0.2mol，则m(Na₂SO₃)=25.2g<26.8g，蒸干后若得到的是Na₂SO₃ 、NaOH时，满足条件，此时m(NaOH)= 26.8g-25.2g=1.6g，即n(NaOH)=0.04mol.（2）若恰好完全反应所得溶液为Na₂SO₃ ：因n(Na₂SO₃)= n(SO₂)=0.2mol，则m(Na₂SO₃)=25.2g<26.8g，蒸干后必有部分Na₂SO₃ 被氧化为Na₂SO₄ ；设n(Na₂SO₃)=x，n(Na₂SO₄)=y，则有：

解得x=0.1mol，y=0.1mol即n(Na₂SO₃)=0.1mol，n(Na₂SO₄)= 0.1mol.（3）若SO₂稍过量所得溶液为Na₂SO₃ 、NaHSO₃ ：当蒸干后固体全为Na₂SO₃时，m(Na₂SO₃)=25.2g<26.8g，所以蒸干溶液后所得晶体不可能是Na₂SO₃ 、NaHSO₃ 组合；当蒸干后固体全为Na₂SO₄ 时，m(Na₂SO₄)="0.2mol×142g/mol=28.4g" >26.8g，所以蒸干后不可能全是Na₂SO₄，可以是Na₂SO₄ 和NaHSO₃或者是Na₂SO₄ 和NaHSO₄ ，因此有
设n(NaHSO₃)=x，n(Na₂SO₄)=y

解得x=0.042mol，y=0.158mol即n(NaHSO₃)= 0.042mol，n(Na₂SO₄)= 0.158mol
设n(NaHSO₄)=x，n(Na₂SO₄)=y

解得x=0.073mol，y=0.127mol即n(NaHSO₃)= 0.073mol，n(Na₂SO₄)= 0.127mol。（4）若SO₂过量恰好被吸收所得溶液为NaHSO₃ ：则蒸干后所得固体无论是NaHSO₃ 还是NaHSO₄ 或者二者混合，都不可能。
考点：本题考查的是氧化还原计算、金属与酸反应计算、多元酸的酸性氧化物与碱反应的计算。