Question

(共16分)　　硫化钠是用于皮革鞣制的重要化学试剂，可用无水芒硝（Na₂SO₄）与炭粉在高温下反应而制得，反应式如下：
　　① Na₂SO₄4CNa₂S4CO↑
　　② Na₂SO₄4CONa₂S4CO₂
（1）、现要制取Na₂S 7.80 g，若生产过程中无水芒硝（Na₂SO₄）的利用率为90%，则理论上需要无水芒硝（Na₂SO₄）　　　　　g（精确到0.01）；
（2）、若在反应中生成的Na₂S物质的量为1 mol，则消耗的碳单质的物质的量n的范围是
 　　　　　  ＜n＜　　　　　  ；
（3）、若在上述反应中消耗的碳单质为1 mol，生成Na₂S的物质的量为 y mol，生成的CO和CO₂的物质的量之比为x，则y与x的关系式为y 　　  　　　；
（4）、Na₂S放置在空气中，会缓慢氧化成Na₂SO₃及Na₂SO₄，现称取已经部分氧化的硫化钠样品39.20 g溶于水中，加入足量硫酸，充分反应后，过滤得沉淀9.6 g，放出H₂S气体1.12 L（标准状况）。请计算：39.20 g样品中各成分的物质的量分别为　　 　      　。
　　（请写出计算过程）

Answer 1

（1）．15.78 (2分)   （2）．2 mol ~ 4 mol。(4分)    （3）．y =（x+2）/4(1+x)  (4分) （4）．n(Na₂S)="0.25" mol  n(Na₂SO₃)="0.10" mol　　n(Na₂SO₄)="0.05" mol

（1）. 7.80 gNa₂S是0.1mol，所以根据钠原子守恒可知，需要Na₂SO₄是0.1mol×142g/mol÷0.9＝15.78g。
（2）．由反应①和②可得反应③：Na₂SO₄+ 2CNa₂S + 2CO₂↑根据反应①和反应③，由极值法得：消耗的碳单质的物质的量范围n的范围是：2 mol ~ 4 mol。
（3）.设CO₂的物质的量是amol，则CO是axmol。根据电子的得失守恒可知，4a＋2ax＝8y。又因为a＋ax＝1，所以y =（x+2）/4(1+x) 。
（4）.硫化氢的物质的量是0.05mol，单质硫是0.3mol
因为2Na₂S+ Na₂SO₃+3 H₂SO₄→3 Na₂SO₄+ 3S↓+3H₂O
Na₂S+ H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂S
所以根据以上两个反应结合题中条件可求得： 39.20 g样品中有
Na₂SO₃： 0.10 mol 　　Na₂S：　 0.250mol　　　
再应用质量守恒得：Na₂SO₄：0.05 mol