Question

硫元素价态众多，可与卤素、氮等元素化合形成许多复杂化合物，在科学技术和生成中有重要的应用．根据题意完成下列计算：
（1）由硫与限量氯气在50～60°C反应16～20小时，可恰好完全反应，得到两种硫的氯化物A和B．A物质中的含硫量为0.131，B物质中的含氯量为0.816，A的相对分子质量比B大71．计算确定这两种氯化物的分子式分别为______．若上述反应得到的A、B的物质的量比为3：2，则参加反应的S和氯气的物质的量之比为______．
（2）硫的卤化物或卤氧化物都有强水解性，可以作脱水剂．SF₄吸收V mL液态水（4℃），完全反应，得到3.2g SO₂气体（假设SO₂完全逸出）和10%的酸溶液，计算吸收的液态水的体积V为______mL．
（3）S₄N₄是亮橙色固体，不溶于水和有机溶剂，是一种重要的金属有机化学反应物．一般用S₂Cl₂、SCl₂的惰性溶剂（CS₂）氨解制得：6S₂Cl₂+16NH₃→S₄N₄+S₈+12NH₄Cl；24SCl₂+64NH₃→4S₄N₄+S₈+48NH₄Cl．S₂Cl₂、SCl₂的混合液体52.86g溶于足量的CS₂中，再通入35.84L氨气（标准状况）完全氨解，产生14.080g硫单质．剩余氨气用40g水完全吸收形成氨水（密度为0.923g/mL）．
计算：①该混合液体中S₂Cl₂、SCl₂的物质的量之比为______．
　　 ②所得氨水的物质的量浓度为______（保留1位小数）．
（4）S₄N₄与Ag在一定条件下反应，失去N₂而缩合成（SN）_x，（SN）_x合成于1910年，过了五十年，才发现它在0.26K的低温下，可转变为超导体（superconductor）．（SN）_x的结构式如图：

已知1.20×10⁵ mol S₄N₄与Ag发生缩合，失去了1.20×10⁵ mol N₂，生成二百聚物[（SN）₂₀₀]和三百聚物．测得缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50．
计算：①缩合产物中各缩合物的物质的量．
②若Ag的实际使用量为8.64kg，求Ag的循环使用次数．

Answer 1

解：（1）①已知物质组成中各个元素的含量，可以找出该物质的元素个数比，假设取1000gA中，m（Cl）=861g，m（S）=131g，S和Cl个数比：（869÷35.5）÷（131÷32）=6，A的组成为（SCl₆）_n，同样1000gB中，m（Cl）=816g，m（S）=184g，S和Cl的个数比为：（816÷35.5）÷（184÷32）=4，B的组成为（SCl₄）n，由于 A的相对分子质量比B大71，所以A和B中的n都为1，又A、B的物质的量比为3：2，假设有3molA，2molB，根据质量守恒定律，n（S）=3+2=5mol，n（Cl）=6×3+4×2=26mol，n（Cl₂）=0.5×n（Cl）=13mol，所以 S和氯气的物质的量之比为 5：13，
故答案为：SCl₆、SCl₄；5：13；
（2）SF₄吸收V mL液态水，n（SO₂）=3.2÷64=0.05（mol），反应后溶液质量增加了44×0.05=2.2g，
反应方程式为：SF₄+2H₂O═SO₂↑+4HF，△m
1mol 1mol 4mol 44g
反应后得到的是HF溶液，质量分数为10%，据此列出等式，ω（HF）=0.05×4×20÷（v+2.2）×100%=10%，解得v=37.8，
故答案为：37.8；
（3）①氨气有剩余，说明S₂Cl₂、SCl₂完全反应，有反应方程式 6S₂Cl₂+16NH₃→S₄N₄+S₈+12NH₄Cl；24SCl₂+64NH₃→4S₄N₄+S₈+48NH₄Cl，设S₂Cl₂、SCl₂ 物质的量分别为xmol、ymol，列出二元一次方程：135x+103y=52.86g，x÷6×32×8+y÷24×8×32=14.080g，解得x=0.3mol，y=0.12mol，0.3：012=5：2，故该混合液体中S₂Cl、SCl₂的物质的量之比为 5：2，
故答案为：5：2；
②反应消耗的氨气的物质的量为，0.3×16÷6+0.12×64÷24=0.8+0.32=1.12（mol），剩余的氨气的物质的量为，35.84÷22.4-1.12=1.6-1.12=0.48mol，c（NH₃）=0.48÷[（40+17×0.48）÷0.923÷1000]≈9.2 （mol/L），所得氨水的物质的量浓度为 9.2 mol/L，故答案为：9.2 mol/L；
（4）①设[（SN）₂₀₀]、[（SN）₃₀₀]物质的量分别为xmol、ymol，利用缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50，列式为46×200x÷（46×200x+46×300y）=0.5，氮原子守恒列式 200x+300y=1.20×10⁵×4-1.20×10⁵×2，解得x=600mol，y=400ml，即二百聚物为600mol，三百聚物为400mol，
答：二百聚物的物质的量为600mol，三百聚物物质的量为 400mol；
②根据S守恒，生成600二百聚物和400三百聚物，失去了1.20×10⁵ mol N₂，同时有2.4×10⁵molS减少，生成了硫化银，生成 2.4×10⁵mol Ag₂S，就需要消耗4.8×10⁵molAg，所以Ag的循环使用次数为：4.8×10⁵÷（8.64×1000÷108）=6000（次），答：Ag的循环使用次数为6000次．
分析：（1）已知物质组成中各个元素的含量，找出该物质的元素个数比，例如直接取1000gA、B各自进行计算出S和Cl的个数比，再利用 A的相对分子质量比B大71 得出他们的分子式；A、B的物质的量比为3：2，假设有3molA，2molB，利用原子守恒，得出参加反应的S和氯气的物质的量之比；
（2）根据反应方程式为：SF₄+2H₂O═SO₂↑+4HF，利用“质量差”进行计算；
（3）①由于氨气过量，故S₂Cl₂、SCl₂完全反应，设S₂Cl₂、SCl₂物质的量分别为xmol、ymol，列出二元一次方程求解；
②利用求出的S₂Cl₂、SCl₂ 物质的量，得到氨气的剩余量，就可以算出所得氨水的物质的量浓度；
（4）①先设出[（SN）₂₀₀]、[（SN）₃₀₀]物质的量分别为xmol、ymol，利用题中缩合产物中二百聚物的质量分数为0.50和氮原子守恒列出二元一次方程进行计算；
②根据S守恒，生成600二百聚物和400三百聚物，失去了1.20×10⁵ mol N₂，同时有2.4×105molS生成了硫化银，生成Ag₂S就需要4.8×10⁵molAg，算出这些Ag的质量．而现在只有8.64kg，二者相比就可以知道需要银循环的次数．
点评：本题考查了硫元素价态众多，可与卤素、氮等元素化合形成许多复杂化合物的知识，涉及的问题比较多，知识面也比较广，计算量相当大，有分子式的求算，物质的量浓度的计算、物质组成的计算等，难度有点高，注重考查阅读、分析、理解题中信息的能力．