Question

Na₂S₂O₃.5H₂O（俗稱海波）是照相業(yè)常用的一種試劑．工業(yè)上制得的Na₂S₂O₃.5H₂O晶體中可能含有少量的Na₂SO₃和Na₂SO₄雜質(zhì)．為了測(cè)定某海波樣品的成分，稱取三份質(zhì)量不同的該樣品，分別加入相同濃度的硫酸溶液30.00mL，充分反應(yīng)后濾出硫，微熱濾液使生成的SO₂全部逸出．（已知：Na₂S₂O₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+S↓+H₂O）
測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下（標(biāo)準(zhǔn)狀況）：

	第一份	第二份	第三份
樣品的質(zhì)量/g	7.540	15.08	35.00
二氧化硫的體積/L	0.6720	1.344	2.688
硫的質(zhì)量/g	0.8000	1.600	3.200

（已知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量：Na₂S₂O₃.5H₂O  248g/mol；Na₂SO₃  126g/mol；Na₂SO₄  142g/mol）
（1）計(jì)算所用硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度．
（2）分析以上數(shù)據(jù)，該樣品中

 

（填寫選項(xiàng)字母）
A．僅含有Na₂S₂O₃?5H₂O
B．含有Na₂S₂O₃?5H₂O 和Na₂SO₃，無Na₂SO₄
C．含有Na₂S₂O₃?5H₂O、Na₂SO₃和Na₂SO₄
（3）若將22.62g該樣品和一定量的上述硫酸溶液混合微熱．試討論：當(dāng)加入硫酸的體積（aL）在不同取值范圍時(shí)，生成的SO₂體積（bL）的值（可用含a的關(guān)系式表示）

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）通過圖表數(shù)據(jù)分析第三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硫酸完全反應(yīng)，有關(guān)化學(xué)方程式為：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可見無論硫酸發(fā)生那個(gè)反應(yīng)都有關(guān)系式H₂SO₄～SO₂，n（SO₂）=n（H₂SO₄）=

2.688L

22.4L/mol

=0.12mol，c=

n

V

；
（2）n（s）=

3.2g

32g/mol

=0.1mol，則根據(jù)化學(xué)方程式Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可知n（Na₂S₂O₃）=0.1mol，m（Na₂S₂O₃ ?5H₂O）=24.8g，生成二氧化硫氣體物質(zhì)的量為0.1mol，由Na₂SO₃生成的二氧化硫物質(zhì)的量=0.12mol-0.1mol=0.02mol，n（Na₂SO₃）=0.02mol，m（Na₂SO₃）=0.02mol×126g/mol=2.52g，由于m（Na₂S₂O₃ ?5H₂O）+m（Na₂SO₃）=24.8g+2.52g=27.32g＜35.00g，所以固體中含有Na₂SO₄；
（3）通過圖表數(shù)據(jù)分析第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求出22.62g樣品完全反應(yīng)時(shí)放出的SO₂氣體，再求出物質(zhì)的量和硫酸的物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸的濃度求出其體積；當(dāng)硫酸不足時(shí)，放出氣體體積依據(jù)硫酸計(jì)算．

解答： 解：（1）通過圖表數(shù)據(jù)分析第三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硫酸完全反應(yīng)，有關(guān)化學(xué)方程式為：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可見無論硫酸發(fā)生那個(gè)反應(yīng)都有關(guān)系式H₂SO₄～SO₂，n（SO₂）=n（H₂SO₄）=

2.688L

22.4L/mol

=0.12mol，c=

n

V

=

0.12mol

0.03L

=4mol/L；
答：所用硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度4mol/L；
（2）n（s）=0.1mol，則根據(jù)化學(xué)方程式Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可知n（Na₂S₂O₃）=0.1mol，m（Na₂S₂O₃ ?5H₂O）=24.8g，生成二氧化硫氣體物質(zhì)的量為0.1mol，由Na₂SO₃生成的二氧化硫物質(zhì)的量=0.12mol-0.1mol=0.02mol，n（Na₂SO₃）=0.02mol，m（Na₂SO₃）=0.02mol×126g/mol=2.52g，由于m（Na₂S₂O₃ ?5H₂O）+m（Na₂SO₃）=24.8g+2.52g=27.32g＜35.00g，所以固體中含有Na₂SO₄，則該樣品中含有含有Na₂S₂O₃?5H₂O、Na₂SO₃和Na₂SO₄，故C正確；
故答案為：C；
（3）設(shè)22.62g樣品完全反應(yīng)時(shí)放出的SO₂氣體體積為V（SO₂），
則

22.62g

15.08g

=

V(SO2)

1.344L

，解得：V（SO₂）=2.016L，
由于H₂SO₄ ～SO₂
    1mol          22.4L
  n（H₂SO₄）      2.016L
n（H₂SO₄）=

1mol×2.016L

22.4L

=0.09mol，
V（H₂SO₄）=

n

V

=

0.09mol

4mol/L

=0.0225L，
因此當(dāng)a≥0.0225L時(shí)，b=2.016L，
分析第三組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)硫酸的量不足時(shí)，Na₂S₂O₃和Na₂SO₃都有剩余，說明他們是同時(shí)與硫酸反應(yīng)，而沒先后次序．
當(dāng)0＜a＜0.0225L時(shí)，
H₂SO₄ ～SO₂
1mol        22.4L
aL×4mol/L   bL

1mol

aL×4mol/L

=

22.4L

bL

，解得：b=89.60aL，
因此當(dāng)0＜a＜0.0225L時(shí)，b=89.60aL
答：0＜a＜0.0225L時(shí)，b=89.60aL，a≥0.0225L時(shí)，b=2.016L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)組成的探究分析，數(shù)據(jù)分析判斷，反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)過程的理解應(yīng)用，掌握題干信息是解題關(guān)鍵，題目難度較大，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和數(shù)據(jù)處理能力．