Question

白色粉末A由NaNO₃、Na₂SO₃、Na₂SO₄三种物质中的一种或几种混合而成．取A样品，投入100mL 2.2mol/L硫酸（过量）中，使它们在密闭容器中充分反应．反应后测得，反应中产生的896mL（标准状况下）纯净的无色气体不能使品红溶液褪色，该气体遇空气变为红棕色；反应后的溶液中只含有一种酸根阴离子，且其物质的量浓度为3.1mol/L．（设反应后溶液的体积仍为100mL）
（1）反应后溶液中酸根阴离子的化学式为

SO₄^2-

．
（2）原A样品中含有的各物质的物质的量分别为？（要求写出简单运算过程）

Answer 1

分析：取A样品，投入100mL 2.2mol/L硫酸（过量）中，使它们在密闭容器中充分反应．反应后测得，反应中产生的896mL（标准状况下）纯净的无色气体不能使品红溶液褪色，该气体遇空气变为红棕色，分析判断纯净的无色气体不是二氧化硫，再遇空气变为红棕色；证明无色气体为NO；证明混合后发生的反应是酸性溶液中亚硫酸根离子被硝酸根离子氧化为硫酸根离子；反应后的溶液中只含有一种酸根阴离子，依据反应产物得到阴离子为硫酸根离子；其物质的量浓度为3.1mol/L．（设反应后溶液的体积仍为100mL）．

解答：解：（1）取A样品，投入100mL 2.2mol/L硫酸（过量）中，使它们在密闭容器中充分反应．反应后测得，反应中产生的896mL（标准状况下）纯净的无色气体不能使品红溶液褪色，该气体遇空气变为红棕色，分析判断纯净的无色气体不是二氧化硫，再遇空气变为红棕色；证明无色气体为NO；证明混合后发生的反应是酸性溶液中亚硫酸根离子被硝酸根离子氧化为硫酸根离子；据反应2NO₃^-+2H⁺+3SO₃^2-=3SO₄^2-+2NO↑+H₂O可知反应后溶液中酸根阴离子为SO₄^2-；
故答案为：SO₄^2-；
（2）反应中增加的SO₄^2-：3.1 mo1?L^-1×0.1L-2.2 mo1?L^-1×0.1L=0.090 mol，产生的无色气体为NO，其物质的量为0.040mol；
据反应2NO₃^-+2H⁺+3SO₃^2-=3SO₄^2-+2NO↑+H₂O可知Na₂SO₃为0.060 mol．
2NO₃^-+2H⁺+3SO₃^2-=3SO₄^2-+2NO↑+H₂O
         3 mol      2 mol
          x         0.040 mol                 
 解得x=0.060 mol
依据SO₄^2-守恒，一定还有Na₂SO₄0.030 mol
原A样品中含有NaNO₃0.040 mol、Na₂SO₃0.060 mol、Na₂SO₄0.030 mol；
答：A样品中含有NaNO₃0.040 mol、Na₂SO₃0.060 mol、Na₂SO₄0.030 mol；

点评：本题考查了物质检验的方法，物质性质的分析应用，化学方程式的计算应用，离子守恒的计算分析，题目难度中等．