Question

1．取3.86g已存放了較長時間的Na₂SO₃粉末（可能含有氧化產物Na₂SO₄），向其中加入某濃度的硫酸20ml，加熱使產生的氣體全部逸出，并用濃硫酸干燥后測定該氣體在標準狀況下體積為560ml，然后在溶液中逐漸加入0.5mol/L氫氧化鋇溶液50ml，溶液中產生了沉淀，此時溶液的pH=7，求
（1）原Na₂SO₃的純度
（2）所用硫酸的物質的量濃度
（3）在pH=7的溶液中，至少需要再滴加Ba（OH）₂溶液多少毫升時，產生的沉淀不再增加？

Answer 1

分析 （1）加入硫酸得到560mL氣體為SO₂，根據S原子守恒，則n（Na₂SO₃）=n（SO₂），再根據m=nM計算m（Na₂SO₃），進而計算純度；
（2）結合（1）中可以計算樣品中n（Na₂SO₄），加入氫氧化鋇后溶液呈中性，則恰好反應得到Na₂SO₄、BaSO₄，根據鋇離子守恒可知n（BaSO₄）=n[Ba（OH）₂]，再根據鈉離子守恒計算反應后溶液中的n（Na₂SO₄），再由硫酸根離子守恒計算n（H₂SO₄），再根據c=$\frac{n}{V}$計算c（H₂SO₄）；
（3）再加入的Ba（OH）₂與溶液中Na₂SO₄反應，則n[Ba（OH）₂]=n（Na₂SO₄），進而計算需要Ba（OH）₂溶液體積．

解答 解：（1）加入硫酸發生反應：Na₂SO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，得到560mL氣體為SO₂，則n（Na₂SO₃）=n（SO₂）=$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol，m（Na₂SO₃）=0.025mol×126g/mol=3.15g，
原Na₂SO₃的純度為$\frac{3.15g}{3.86g}$×100%=81.6%，
答：原Na₂SO₃的純度為81.6%；
（2）樣品中m（Na₂SO₄）=3.86g-3.15g=0.71g，故樣品中n（Na₂SO₄）=$\frac{0.71g}{142g/mol}$=0.005mol，加入氫氧化鋇后溶液呈中性，則恰好反應得到Na₂SO₄、BaSO₄，根據鋇離子守恒可知n（BaSO₄）=n[Ba（OH）₂]=0.05L×0.5mol/L=0.025mol，根據鈉離子守恒，反應后溶液中的n（Na₂SO₄）=n_樣品（Na₂SO₄）+n（Na₂SO₃）=0.005mol+0.025mol=0.03mol，由硫酸根離子守恒：n（H₂SO₄）=n（BaSO₄）+n_溶液（Na₂SO₄）-n_樣品（Na₂SO₄）=0.025mol+0.03mol-0.005mol=0.05mol，故算c（H₂SO₄）=$\frac{0.05mol}{0.02L}$=2.5mol/L，
答：硫酸的濃度為2.5mol/L；
（3）再加入的Ba（OH）₂與溶液中Na₂SO₄反應，則n[Ba（OH）₂]=n_溶液（Na₂SO₄）=0.03mol，過需要Ba（OH）₂溶液體積為$\frac{0.03mol}{0.5mol/L}$=0.06L，即為60mL，
答：需要氫氧化鋇溶液體積至少為60mL．

點評 本題考查混合物的有關計算，題目過程涉及反應較多，注意利用守恒計算解答，側重考查學生分析計算能力，難度中等．