Question

閃鋅礦(主要成份為ZnS)是含鋅主要礦物之一，空氣中高溫加熱閃鋅礦生成ZnO和SO₂。ZnO用于冶煉金屬鋅，SO₂可制亞硫酸鹽或硫酸。回答下列問題(以下計算保留2位小數)
（1）取1.56 g閃鋅礦樣品，在空氣中高溫加熱(雜質不反應)，充分反應后，冷卻，得到殘留
固體的質量為1.32 g，樣品中含硫化鋅的質量分數是_________。
（2）取1.95 g鋅加入到12.00 mL 18.4 mol/L的濃硫酸中(反應中只生成一種還原產物)，充分反應后，小心地將溶液稀釋到1000 mL，取出15.00 mL，以酚酞為指示劑，用0.25 mol/L的NaOH溶液中和余酸，耗用NaOH溶液的體積為21.70 mL。
①反應后溶液中多余的硫酸是____________ mol。
②通過計算確定濃硫酸被還原的產物是________________________。
（3）將標況下4.48 L SO₂氣體慢慢通入200 mL一定濃度NaOH溶液中，SO₂氣體全部被吸收，將反應后的溶液在空氣中小心蒸干（不考慮酸式鹽的分解），得到不超過兩種物質的無水晶體26.8g。通過計算確定所得晶體的成分與物質的量。

Answer 1

（1）0.93
（2）0.18mol （2分）還原產物是S。（2分）
（3）     
    

解析試題分析：（1）設閃鋅礦中ZnS的質量為x，雜質為y
2ZnS+3O2="2" ZnO+2SO₂
x/97    x/97
有
解得x=1.455g，y=0.105g，所以樣品中w(ZnS)=1.455g÷1.56g×100%=93%
（2）設濃硫酸被還原的產物中S的化合價為x。56、根據題意過量的硫酸用堿滴定，則過量的硫酸n（H₂SO₄）= n（NaOH）×1000/15="0.25" mol/L×0.02170 L×1000/15=0.1808mol,所以反應的硫酸n（H₂SO₄）="18.4" mol/L×0.012L-0.1808mol=0.04mol,又反應后溶液為硫酸鋅，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，做氧化劑硫酸n（H₂SO₄）=0.04mol-0.03mol=0.01mol，因為Zn反應0.03mol失去0.06mol電子，所以根據得失電子守恒，(+6-x) ×0.01mol=0.06mol，解得x=0，所以還原產物中S的化合價為0價，還原產物為S單質。
（3）n(SO₂)=0.2mol，通入未知濃度的NaOH溶液，若NaOH溶液過量則所得溶液為Na₂SO₃ 、NaOH；若恰好完全反應則所的溶液為Na₂SO₃ 溶液；若SO₂稍過量則所得溶液為Na₂SO₃ 、NaHSO₃ ；若SO2過量恰好完全被吸收則生成NaHSO₃ 溶液；（1）若所得溶液為Na₂SO₃ 、NaOH：則有n(Na₂SO₃)= n(SO₂)=0.2mol，則m(Na₂SO₃)=25.2g<26.8g，蒸干后若得到的是Na₂SO₃ 、NaOH時，滿足條件，此時m(NaOH)= 26.8g-25.2g=1.6g，即n(NaOH)=0.04mol.（2）若恰好完全反應所得溶液為Na₂SO₃ ：因n(Na₂SO₃)= n(SO₂)=0.2mol，則m(Na₂SO₃)=25.2g<26.8g，蒸干后必有部分Na₂SO₃ 被氧化為Na₂SO₄ ；設n(Na₂SO₃)=x，n(Na₂SO₄)=y，則有：

解得x=0.1mol，y=0.1mol即n(Na₂SO₃)=0.1mol，n(Na₂SO₄)= 0.1mol.（3）若SO₂稍過量所得溶液為Na₂SO₃ 、NaHSO₃ ：當蒸干后固體全為Na₂SO₃時，m(Na₂SO₃)=25.2g<26.8g，所以蒸干溶液后所得晶體不可能是Na₂SO₃ 、NaHSO₃ 組合；當蒸干后固體全為Na₂SO₄ 時，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
設n(NaHSO₃)=x，n(Na₂SO₄)=y

解得x=0.042mol，y=0.158mol即n(NaHSO₃)= 0.042mol，n(Na₂SO₄)= 0.158mol
設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過量恰好被吸收所得溶液為NaHSO₃ ：則蒸干后所得固體無論是NaHSO₃ 還是NaHSO₄ 或者二者混合，都不可能。
考點：本題考查的是氧化還原計算、金屬與酸反應計算、多元酸的酸性氧化物與堿反應的計算。