Question

閃鋅礦(主要成份為ZnS)是含鋅主要礦物之一，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。計算回答下列問題(保留2位小數(shù))
（1）取1.56 g閃鋅礦樣品，在空氣中高溫加熱(雜質(zhì)不反應(yīng))，充分反應(yīng)后，冷卻，得到殘留固體的質(zhì)量為1.32 g，樣品中含硫化鋅的質(zhì)量分數(shù)是_________。
（2）取1.95 g鋅加入到12.00 mL 18.4 mol/L的濃硫酸中(假設(shè)生成的氣體中無氫氣，濃硫酸產(chǎn)生單一的還原產(chǎn)物)，充分反應(yīng)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溶液滴定，耗用NaOH溶液的體積為21.70 mL。通過計算確定濃硫酸被還原的產(chǎn)物是________。
（3）若將ZnS溶于強酸可產(chǎn)生硫化氫氣體。在120 ^oC、1 atm下，將100 mL硫化氫和氧氣的混合氣體點燃，恢復(fù)到原來狀態(tài)，測得剩余氣體為70 mL，求原混合氣體中硫化氫的體積分數(shù)。（不考慮硫化氫氣體自身受熱分解）
（4）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(yīng)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(zhì)的無水晶體26.8g。通過計算確定所得晶體的成分與物質(zhì)的量。

Answer 1

（1）0.93 （3分）
（2）S  （3分）
（3）60%或70% (4分)
（4）   
     （4分）

試題分析：（1）解析：設(shè)閃鋅礦中ZnS的質(zhì)量為x，雜質(zhì)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）解析：設(shè)濃硫酸被還原的產(chǎn)物中S的化合價為x。
根據(jù)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(yīng)的硫酸n（H₂SO₄）="18.4" mol/L×0.012L-0.1808mol=0.04mol,又反應(yīng)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(yīng)0.03mol失去0.06mol電子，所以根據(jù)得失電子守恒，(+6-x) ×0.01mol=0.06mol，解得x=0，所以還原產(chǎn)物中S的化合價為0價，還原產(chǎn)物為S單質(zhì)。
（3）解析：在120 ^oC、1 atm下，設(shè)硫化氫和氧氣體積分別為x、y，點燃生成的都是氣態(tài)產(chǎn)物，由于比例不定，
所以若氧氣過量，則有：
2H₂S(g)+3O₂(g)=2SO₂(g)+2H₂O(g)
2    3      2    2
x  y      x    x

解得x=60ml，y=40ml；所以此時硫化氫的百分數(shù)為60ml÷100ml×100%=60%
若硫化氫過量，則有：
2H₂S(g)+3O₂(g)=2SO₂(g)+2H₂O(g)
2    3     2    2
x  y    2/3y   2/3y

解得x=10ml，y=90ml；此時得到數(shù)據(jù)不滿足條件舍去。
（4）解析：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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)n(NaHSO₃)=x，n(Na₂SO₄)=y

解得x=0.042mol，y=0.158mol即n(NaHSO₃)= 0.042mol，n(Na₂SO₄)= 0.158mol
設(shè)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。