Question

Na₂S₂O₃?5H₂O（俗稱海波）是照相業常用的一種定影劑，常采用下法制備：
將亞硫酸鈉溶液與硫粉混合共熱，生成硫代硫酸鈉Na₂SO₃+S=Na₂S₂O₃，濾去硫粉，再將濾液濃縮、冷卻，即有Na₂S₂O₃?5H₂O晶體析出．該法制得的晶體中�；煊猩倭�
Na₂SO₃和Na₂SO₄的雜質，為測定一種海波晶體樣品的成分，某同學稱取三份質量不同的該樣品，分別加入相同濃度的H₂SO₄溶液20mL，充分反應后濾出硫，并將濾液微熱（假定生成的SO₂全部逸出），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	12.60	18.90	28.00
二氧化碳的體積/L	1.12	1.68	2.24
硫的質量/g	1.28	1.92	2.56

（1）樣品與硫酸可能發生反應的離子方程式為：______；
（2）根據上表數據分析，該樣品______（填選項字母）；
A．只含有Na₂S₂O₃　B．含有Na₂S₂O₃和Na₂SO₃兩種成分C．含有Na₂S₂O₃、Na₂SO₃，和Na₂SO₄三種成分
（3）試計算：該樣品中各成分的物質的量之比？______
（4）所加硫酸溶液的物質的量濃度為多少？______．

Answer 1

解：（1）樣品中硫代硫酸鈉與酸反應生成硫、二氧化硫與水，離子方程式為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O，亞硫酸鈉與酸反應生成二氧化硫與水，離子方程式為：SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O；
（2）硫酸的體積一定，由表中數據可知，樣品質量增大，硫與二氧化硫的產量增大，故第一、二組樣品完全反應，酸有剩余，28g樣品完全反應可以硫的質量為×1.28g=2.84＞2.56g，故第三組硫酸不足，樣品完全反應．
以第一組計算判斷：1.28gS的物質的量為=0.04mol，由S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O可知，樣品中硫代硫酸鈉為0.04mol，該反應生成的二氧化硫為0.04mol，反應得到的二氧化硫總的物質的量為=0.05mol＞0.04mol，故含有Na₂SO₃，反應SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O生成二氧化硫為0.05mol-0.04mol=0.01mol，由方程式可知，樣品中Na₂SO₃為0.01mol，硫代硫酸鈉晶體與亞硫酸鈉的總質量為0.04mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol=11.18g＜12.6g，
故含有硫酸鈉，即含有Na₂S₂O₃、Na₂SO₃和Na₂SO₄三種成分，
故答案為：C；
（3）由（2）分析可知，12.6g樣品中，含有硫代硫酸鈉為0.04mol、Na₂SO₃為0.01mol，硫代硫酸鈉晶體與亞硫酸鈉的總質量為0.04mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol=11.18g，故硫酸鈉的質量為12.6g-11.18g=1.42g，物質的量為=0.01mol，
故n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）：n（Na₂SO₄）=0.04mol：0.01mol：0.01mol=4：1：1，
故答案為：n（Na₂S₂O₃?5H₂O）：n（Na₂SO₃）：n（Na₂SO₄）=0.04mol：0.01mol：0.01mol=4：1：1；
（4）由（2）中分析可知，第三份硫酸不足，硫酸完全反應．由S₂O₃^2-+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O；SO₃^2-+2H⁺=SO₂↑+H₂O可知，硫酸的物質的量即為反應生成二氧化硫的物質的量，故n（H₂SO₄）=n（SO₂）==0.1mol，故該硫酸的物質的量濃度為=5mol/L，
故答案為：5mol/L．
分析：（1）樣品中硫代硫酸鈉與酸反應生成硫、二氧化硫與水；亞硫酸鈉與酸反應生成二氧化硫與水；
（2）硫酸的體積一定，由表中數據可知，樣品質量增大，硫的質量與二氧化硫的體積都增大，故第一、二組樣品完全反應，酸有剩余，28g樣品完全反應可以硫的質量為×1.28g=2.84＞2.56g，故第三組硫酸不足，樣品完全反應．
以第一組計算判斷：根據硫的質量計算根據硫的質量可求出硫代硫酸鈉的物質的量、生成的二氧化硫的物質的量，在根據產生的二氧化硫的總的物質的量確定是否含有亞硫酸鈉，利用總質量確定是否含有硫酸鈉；
（3）根據（2）中的判斷計算解答；
（4）由（2）中分析可知，第三份硫酸不足．由方程式知硫酸的物質的量即為反應生成二氧化硫的物質的量，據此計算硫酸的物質的量濃度．
點評：本題考查混合物的有關計算，題目難度較大，注意根據三組數據分析過量問題，根據硫的質量、二氧化硫體積、樣品的總質量判斷樣品中含有的成分是解題關鍵，（5）中注意方程式的利用．