Question

Na₂S₂O₃·5H₂O（俗稱海波或大蘇打）是照相業常用的一種定影劑。
（一)常用下列途徑制備海波：

已知反應：4FeS+7O₂  2Fe₂O₃+4SO₂、Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃
（1）計算原料FeS在反應(a)和(b)中的理論分配比：_________。
（2）現有88gFeS，設NaOH溶液吸收SO₂的吸收率為96%，問最多制備海波質量為____克（精確到0．1克）
（二）工業上制得的海波晶體中可能含有少量的亞硫酸鈉和硫酸鈉雜質。為了測定某海波樣品的成分，稱取三份質量不同的該樣品，分別加入相同濃度的硫酸溶液30mL，充分反應后過濾出硫，微熱濾液使生成的SO₂全部逸出（Na₂S₂O₃+ H₂SO₄® Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O）。測得有關實驗數據如下（標準狀況）：

	第一份	第二份	第三份
樣品的質量/g	7．54	15．08	35．00
二氧化硫的體積/L	0．672	1．344	2．688
硫的質量/g	0．80	1．60	3．20

 
（3）計算所用硫酸溶液的物質的量濃度。(寫出計算過程)
（4）分析以上實驗數據，可判斷該樣品__________（填字母）
A．不含Na₂SO₃和Na₂SO₄         B．不含Na₂SO₃ 含Na₂SO₄
C．含Na₂SO₃不含Na₂SO₄        D．含Na₂SO₃和Na₂SO₄
（5）若將30．16g該樣品和一定量的上述硫酸溶液混合微熱。試討論：當加入硫酸的體積______(aL)在不同取值范圍時，生成SO₂體積___________(bL,標態)的值。（可用含a和b的代數式表示）

Answer 1

（1）2:1  
（2）121．5 g   
（3）4mol/L  
（4）D
（5）0<a<0．03L時  b=89．6a ； a≥0．03L時  b=2．688

試題分析：
（1）4FeS+7O₂2Fe₂O₃+4SO₂,  FeS+2HCl=FeCl₂+H₂S↑．2H₂S +SO₂=3S+2H₂O．SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+ H₂O；Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃。若恰好完全反應，則Na₂SO₃：S=1:1，根據方程式進行逆推，可得到FeS在反應(a)和(b)中的理論分配比為2:1。
（2）(1)n(FeS)=88g÷88g/mol=1mol．若制備海波質量最多。則根據方程式Na₂SO₃+SNa₂S₂O₃可知Na₂SO₃：S=1:1。假設產生的Na₂SO₃的物質的量為x．由于NaOH溶液吸收SO₂的吸收率為96%，反應消耗的SO₂的物質的量為x÷0．96．其余的S完全(1- x÷0．96)完全轉化為S單質， 1- x÷0．96=x．解得x=0．4898．所以得到的Na₂S₂O_3·5H₂O質量為：0．4898mol×248g/mol=121．5 g。
（3）通過對表中的數據進行分析發現第三組中是硫酸完全反應。有關的反應方程式為Na₂S₂O₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O；Na₂SO₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+H₂O。可見無論硫酸發生那個反應都有關系式H₂SO₄～SO₂。n(SO₂)= 2．688L÷22．4L/mol=0．12mol．所以n(H₂SO₄)= 0．12mol．c(H₂SO₄) =0．12mol÷0．03L=4mol/L．
（4）n(S)=0．1mol,則根據方程式Na₂S₂O₃+ H₂SO₄= Na₂SO₄+ SO₂↑+ S↓+ H₂O可知n(Na₂S₂O₃)=0．1mol, m(Na₂S₂O_3·5H₂O)=24．8g;它產生的SO₂也是0．1mol。由Na₂SO₃產生的SO₂為0．12mol-0．1mol=0．02mol，所以n(Na₂SO₃)=0．02mol．m(Na₂SO₃)=0．02mol×126g/mol=2．52g．由于m(Na₂S₂O_3·5H₂O)＋m(Na₂SO₃) = 24．8g＋2．52g=27．32g<35．00g．所以在該固體中還含有Na₂SO₄。因此選項為D。
（5）通過上述表格中的數據分析可知30ml的硫酸恰好與樣品完全反應時固體的質量為30．16g 。因此若0<a<0．03時，硫酸不足量，放出的氣體體積按照硫酸來計算。b=（2．688L÷0．03）×a=89．6a ；若 a≥0．03L時。硫酸過量。樣品完全反應，產生的氣體的體積b=2．688L。₂S₂O₃·5H₂O的制取方法、及純度的計算的知識。