Question

5．闪锌矿（主要成份为ZnS）是含锌主要矿物之一，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．计算回答下列问题（保留2位小数）
将标况下4.48L SO₂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．

Answer 1

分析 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：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0.042mol、0.158mol，如果是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物，物质的量分别是0.127mol、0.073mol，
答：所得所得晶体的成分与物质的量为
$\left\{\begin{array}{l}{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.20mol}\\{n（NaOH）=0.04mol}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{n（N{a}_{2}S{O}_{3}）=0.10mol}\\{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.10mol}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{n（NaHS{O}_{3}）=0.042mol}\\{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.158mol}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{n（N{a}_{2}S{O}_{4}）=0.127mol}\\{n（NaHS{O}_{4}）=0.073mol}\end{array}\right.$．

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．