Question

18．往一定量NaOH溶液中通入标况下体积为4.48升的SO₂气体，气体完全被吸收，然后在低温下蒸发溶液，得白色固体A．
（1）推测此白色固体A所有可能的组成，将其化学式填入下表：

编    号	①	②	③	④
组成A的物质的化学式

（2）若A的质量为23g，通过计算确定组成A的物质及其质量．（写出推导过程）

Answer 1

分析 （1）根据SO₂气体和NaOH溶液量的相对多少来分析白色固体的可能组成；
（2）标况下体积为4.48升的SO₂气体的物质的量为n=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，根据0.2mol二氧化硫能完全被吸收来讨论．
当0.2molSO₂完全被吸收恰好生成Na₂SO₃时，得到Na₂SO₃的物质的量为0.2mol，质量为m=nM=0.2mol×126g/mol=25.2g；
当0.2molSO₂完全被吸收恰好生成NaHSO₃时，得到NaHSO₃的物质的量为0.2mol，质量为m=nM=0.2mol×104g/mol=20.8g；
而所得固体A的质量为23g，介于25.2g到20.8g之间，故所得的固体为NaHSO₃和Na₂SO₃的混合物，据此分析．

解答 解：（1）当通入的$\frac{n（NaOH）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{2}{1}$时，两者恰好完全反应生成Na₂SO₃；当通入的$\frac{n（NaOH）}{n（S{O}_{2}）}$=$\frac{1}{1}$时，两者恰好完全反应生成NaHSO₃．
当通入的$\frac{n（NaOH）}{n（S{O}_{2}）}$＞$\frac{2}{1}$时，NaOH过量，得到的是NaOH和Na₂SO₃的混合物；
当通入的$\frac{2}{1}$＞$\frac{n（NaOH）}{n（S{O}_{2}）}$＞$\frac{1}{1}$时，得到的是Na₂SO₃和NaHSO₃的混合物，故白色固体的可能组成为：①NaHSO₃；②NaHSO₃、Na₂SO₃；③Na₂SO₃；④Na₂SO₃、NaOH；
故答案为：①NaHSO₃；②NaHSO₃、Na₂SO₃；③Na₂SO₃；④Na₂SO₃、NaOH；
（2）标况下体积为4.48升的SO₂气体的物质的量为n=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，根据0.2mol二氧化硫能完全被吸收来讨论．
当0.2molSO₂完全被吸收恰好生成Na₂SO₃时，得到Na₂SO₃的物质的量为0.2mol，质量为m=nM=0.2mol×126g/mol=25.2g；
当0.2molSO₂完全被吸收恰好生成NaHSO₃时，得到NaHSO₃的物质的量为0.2mol，质量为m=nM=0.2mol×104g/mol=20.8g；
而所得固体A的质量为23g，介于25.2g到20.8g之间，故所得的固体为NaHSO₃和Na₂SO₃的混合物．
设23g混合物中NaHSO₃和Na₂SO₃的物质的量分别为xmol和ymol，则根据S原子的守恒可知：
x+y=0.2mol  ①
104g/mol×xmol+126g/mol×ymol=23g  ②
解得x=0.1mol
y=0.1mol
则NaHSO₃的质量m=nM=0.1mol×104g/mol=10.4g
则Na₂SO₃的质量m=nM=0.1mol×126g/mol=12.6g．
答：固体的组成为NaHSO₃和Na₂SO₃的混合物，两者的质量分别为10.4g和12.6g．

点评 本题是一道关于元素以及化合物的计算题，多种解题思想：元素守恒、极限反应的灵活应用是解题的关键，难度大．