Question

4．白色固体X（仅含有四种元素），在造纸工业中用作木质素脱除剂，纺织工业中只用作人造纤维的稳定剂，电子工业中制造光敏电阻，食品工业中用作抗氧化剂，某研究小组为了探究X的组成和性质，设计并完成了如下实验：

另取25.20g在惰性气体中加热，低于150℃时得到12.60g固体，温度高于150℃时完全分解得到1.95g固体Y和10.65g固体Z，请回答下列问题：
（1）X的化学式为Na₂SO₃•7H₂O，固体Y的电子式，温度高于150℃完全分解得到固体Y和固体Z的化学方程式为4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂SO₄+Na₂S；
（2）固体Y的水溶液，露置在空气中会有什么现象产生，写出产生该现象的化学方程式：4Na₂S+O₂+2H₂O═4NaOH+2Na₂S₂；
（3）一定条件下，固体Z与木炭混合加热能发生氧化还原反应，写出其可能的氧化还原反应式Na₂SO₄+4C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S+4CO↑．

Answer 1

分析 白色固体X（仅含有四种元素），在造纸工业中用作木质素脱除剂，纺织工业中只用作人造纤维的稳定剂，电子工业中制造光敏电阻，食品工业中用作抗氧化剂，X与硫酸反应生成气体甲，甲能被氢氧化钠吸收，所以甲应为酸性氧化物的气体，与氢氧化钠反应后的甲溶液能与氯化钡产生沉淀，且能使溴水褪色，则溶液甲应为Na₂SO₃，气体甲为SO₂，溶液甲蒸发浓缩得固体X，则X为Na₂SO₃•xH₂O，加热先失去结晶水，25.20gX在惰性气体中加热，低于150℃时得到12.60g固体，则有$\frac{126}{126+18x}=\frac{12.6}{25.2}$，所以x=7，根据12.60g固体，温度高于150℃时完全分解得到1.95g固体Y和10.65g固体Z，结合氧化还原反应中电子得失守恒可知，再加热Na₂SO₃，会发生自身氧化还原反应，生成硫化钠和硫酸钠，方程式为4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂SO₄+Na₂S，生成的Na₂SO₄和Na₂S的质量之比为$\frac{142×3}{78}=\frac{10.65}{1.95}$，符合题中物质的转化关系，所以Y为Na₂S，Z为Na₂SO₄，据此答题．

解答 解：白色固体X（仅含有四种元素），在造纸工业中用作木质素脱除剂，纺织工业中只用作人造纤维的稳定剂，电子工业中制造光敏电阻，食品工业中用作抗氧化剂，X与硫酸反应生成气体甲，甲能被氢氧化钠吸收，所以甲应为酸性氧化物的气体，与氢氧化钠反应后的甲溶液能与氯化钡产生沉淀，且能使溴水褪色，则溶液甲应为Na₂SO₃，气体甲为SO₂，溶液甲蒸发浓缩得固体X，则X为Na₂SO₃•xH₂O，加热先失去结晶水，25.20gX在惰性气体中加热，低于150℃时得到12.60g固体，则有$\frac{126}{126+18x}=\frac{12.6}{25.2}$，所以x=7，根据12.60g固体，温度高于150℃时完全分解得到1.95g固体Y和10.65g固体Z，结合氧化还原反应中电子得失守恒可知，再加热Na₂SO₃，会发生自身氧化还原反应，生成硫化钠和硫酸钠，方程式为4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂SO₄+Na₂S，生成的Na₂SO₄和Na₂S的质量之比为$\frac{142×3}{78}=\frac{10.65}{1.95}$，符合题中物质的转化关系，所以Y为Na₂S，Z为Na₂SO₄，
（1）根据上面的分析可知，X的化学式为Na₂SO₃•7H₂O，Y为Na₂S，固体Y的电子式为，温度高于150℃完全分解得到固体Y和固体Z的化学方程式为4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂SO₄+Na₂S，
故答案为：Na₂SO₃•7H₂O；；4Na₂SO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂SO₄+Na₂S；
（2）Y为Na₂S，Y的水溶液，露置在空气中会被氧气氧化生成Na₂S₂，所以有黄色溶液溶液出现，产生该现象的化学方程式为：4Na₂S+O₂+2H₂O═4NaOH+2Na₂S₂，
故答案为：溶液呈黄色；4Na₂S+O₂+2H₂O═4NaOH+2Na₂S₂；
（3）Z为Na₂SO₄，一定条件下，固体Z与木炭混合加热能发生氧化还原反应，根据电子得失守恒可知，可能的氧化还原反应方程式为Na₂SO₄+4C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S+4CO↑，
故答案为：Na₂SO₄+4C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S+4CO↑．

点评 本题考查硫及其化合物的推断以及氧化还原反应，明确发生的氧化还原反应及习题中的信息是解答本题的关键，注意元素的化合价变化及电子守恒的应用，题目难度中等．