Question

15．硫磺在科学技术和生产中有重要的应用．石硫合剂是一种很好的植物杀虫剂，它是硫磺与石灰、水等反应所得--由多硫化钙[CaS_x（x≤5）]、硫代硫酸钙组成的混合物．不同比例的石灰和硫磺在水溶液中反应，可生成不同的多硫化钙和硫代硫酸钙．如：
3Ca（OH）₂+8S$\stackrel{△}{→}$2CaS₃+CaS₂O₃+3H₂O；
3Ca（OH）₂+6S$\stackrel{△}{→}$2CaS₂+CaS₂O₃+3H₂O等．
根据题意完成下列计算：
（1）硫磺溶解在硫化钠溶液中生成一种多硫化物，该多硫化物中硫元素的质量分数为0.736，通过计算确定Na₂S_x中x=4．
（2）取某石硫合剂（假如只含两种含硫化合物）250mL（密度为1.12g/mL）通入足量CO₂使其快速分解．原理如下：
S_x^2-+2H₂O+2CO₂→（x-1）S↓+H₂S↑+2HCO₃^-，S₂O₃^2-+H₂O+CO₂→HSO₃^-+HCO₃^-+S↓．
完全反应后共收集到气体1.12升（S•P•T）（忽略气体在溶液中的溶解），则该石硫合剂中多硫化钙的物质的量浓度为0.2mol/L；硫代硫酸钙的质量分数为0.014．（答案用小数表示，保留2位有效数字）
（3）如果把生石灰、硫磺和水按质量比7：16：70的配比完全反应后，只生成两种含硫的化合物，则该石硫合剂中多硫化钙与硫代硫酸钙的物质的量之比是2：1；多硫化钙的化学式是CaS₅．
（4）现有生石灰50.4g、硫磺96g、水504g恰好完全反应生成三种多硫化钙，除生成CaS₄之外还有二种多硫化钙．请推算这二种多硫化钙可能的物质的量之比（写出推算过程）．

Answer 1

分析 （1）计算钠元素质量分数，再根据n=$\frac{m}{M}$计算Na、S原子数目之比，进而确定x的值；
（2）生成的气体为H₂S，计算H₂S的物质的量，根据方程式计算多硫化钙的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算多硫化钙的物质的量浓度；
由方程式可知CaS₂O₃的物质的量是多硫化钙的$\frac{1}{2}$，再根据m=nM计算其质量，根据m=ρV计算石硫合剂的走过来，进而计算CaS₂O₃的质量分数；
（3）根据元素守恒，结合n=$\frac{m}{M}$可知氢氧化钙和硫磺的物质的量之比1：4，反应方程式为：3Ca（OH）₂+12S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O，据此解答；
（4）n（CaO）=$\frac{50.4g}{56g/mol}$=0.9mol，n（S）=$\frac{96g}{32g/mol}$=3mol，则 n[Ca（OH）₂]：n（S）=0.9mol：3mol=3：10，由反应可知：3Ca（OH）₂+10S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O，解之得：x=4，即多硫化物中硫原子的平均值为4，故另两种多硫化物可能为：CaS₂与CaS₅或CaS₃与CaS₅，根据平均S原子数目，利用十字交叉法计算二者物质的量之比．

解答 解：（1）硫元素的质量分数为0.736，则钠元素的质量分数为1-0.736=0.264，所以钠原子和硫原子的个数之比是$\frac{\frac{0.264}{23}}{\frac{0.726}{32}}$=$\frac{1}{2}$，所以x=2×2=4，故答案为：4；
（2）硫化氢为$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.05mol，所以根据方程式：S_x^2-+2H₂O+2CO₂→（x-1）S↓+H₂S↑+2HCO₃^-，可知多硫化钙的物质的量是0.05mol，其浓度是0.05mol÷0.25L=0.20 mol/L；
由3Ca（OH）₂+8S$\stackrel{△}{→}$2CaS₃+CaS₂O₃+3H₂O；3Ca（OH）₂+6S$\stackrel{△}{→}$2CaS₂+CaS₂O₃+3H₂O，可知CaS₂O₃的物质的量是0.05mol÷2=0.025mol，所以其质量分数是$\frac{0.025mol×152g/mol}{250mL×1.12g/mL}$=0.014，
故答案为：0.20mol/L；0.014；
（3）生石灰、硫磺的质量比7：16，则物质的量之比是$\frac{7}{56}$：$\frac{16}{32}$=1：4，即氢氧化钙和硫磺的物质的量之比是1：4，所以方程式为：3Ca（OH）₂+12S$\stackrel{△}{→}$2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O，多硫化钙与硫代硫酸钙的物质的量之比是2：1，根据S原子守恒则x=5，多硫化钙的化学式是CaS₅，
故答案为：2：1；CaS₅；
（4）n（CaO）=50.4/56=0.3mol     n（S）=96/32=3mol              
则 n[Ca（OH）₂]：n（S）=3：10  由反应可知：3Ca（OH）₂+10S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O，
解之得：x=4 即多硫化物中硫原子的平均值为4．                
故另两种多硫化物可能为：CaS₂与CaS₅或CaS₃与CaS₅．        
由            可知，n（CaS₂）：n（CaS₅）=1：2； 

由            可知，n（CaS₃）：n（CaS₅）=1：1；
答：二种多硫化钙可能的物质的量之比为n（CaS₂）：n（CaS₅）=1：2；n（CaS₃）：n（CaS₅）=1：1．

点评 本题考查混合物有关计算，侧重考查学生分析计算难度，关键是对化学方程式的理解与书写，题目计算量大，难度较大．