Question

9．Na₂S₂O₃•5H₂O（俗称海波）是照相业常用的一种定影剂．工业上制得的Na₂S₂O₃•5H₂O晶体中可能含有少量的Na₂SO₃和Na₂SO₄杂质．为了测定某海波样品的成分，称取三份质量不同的该样品，分别加入相同浓度的硫酸溶液30mL，充分反应后滤出硫，微热滤液使生成的SO₂全部逸出．（Na₂S₂O₃+H₂SO₄γNa₂SO₄+SO₂↑+S↓+H₂O）
测得有关实验数据如下（标准状况）：

	第一份	第二份	第三份
样品的质量/g	7.54	15.08	35.00
二氧化硫的体积/L	0.672	1.344	2.688
硫的质量/g	0.8	1.6	3.2

（摩尔质量：Na₂S₂O₃•5H₂O  248g/mol； Na₂SO₃126g/mol；Na₂SO₄  142g/mol）
（1）计算所用硫酸溶液的物质的量浓度．
（2）分析以上实验数据，该样品中d（填写选项字母）．
A．仅含有Na₂S₂O₃•5H₂O
B．含有和Na₂S₂O₃•5H₂O和Na₂SO₃，无Na₂SO₄
C．含有Na₂S₂O₃•5H₂O、Na₂SO₃和Na₂SO₄
（3）若将30.16g该样品和一定量的上述硫酸溶液混合微热．试讨论：当加入硫酸的体积（aL）在不同取值范围时，生成的S0₂体积（b L）的值（可用含a的关系式表示）．

Answer 1

分析 （1）通过图表数据分析第三组实验数据表明，硫酸完全反应，有关化学方程式为：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可见无论硫酸发生那个反应都有关系式H₂SO₄～SO₂，n（SO₂）=n（H₂SO₄）=$\frac{2.688L}{22.4L/mol}$=0.12mol，c=$\frac{n}{V}$；
（2）n（s）=0.1mol，则根据化学方程式Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可知n（Na₂S₂O₃）=0.1mol，m（Na₂S₂O₃ •5H₂O）=24.8g，生成二氧化硫气体物质的量为0.1mol，由Na₂SO₃生成的二氧化硫物质的量=0.12mol-0.1mol=0.02mol，n（Na₂SO₃）=0.02mol，m（Na₂SO₃）=0.02mol×126g/mol=2.52g，由于m（Na₂S₂O₃ •5H₂O）+m（Na₂SO₃）=24.8g+2.52g=27.32g＜35.00g，所以固体中含有Na₂SO₄；
（3）通过图表数据分析第三组实验数据可知，30ml的硫酸恰好与样品完全反应时固体质量为30.16g，因此0＜a＜0.03时，硫酸不足量，放出气体体积依据硫酸计算，b=（2.688L+0.03）×a=89.6a；若a≥0.03，硫酸过量样品完全反应，产生气体体积b=2.688．

解答 解：（1）通过图表数据分析第三组实验数据表明，硫酸完全反应，有关化学方程式为：Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可见无论硫酸发生那个反应都有关系式H₂SO₄～SO₂，n（SO₂）=n（H₂SO₄）=$\frac{2.688L}{22.4L/mol}$=0.12mol，c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.12mol}{0.03L}$=4mol/L；
答：所用硫酸溶液的物质的量浓度4mol/L；
（2）n（s）=0.1mol，则根据化学方程式Na₂S₂O₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+S↓+SO₂↑+H₂O，可知n（Na₂S₂O₃）=0.1mol，m（Na₂S₂O₃ •5H₂O）=24.8g，生成二氧化硫气体物质的量为0.1mol，由Na₂SO₃生成的二氧化硫物质的量=0.12mol-0.1mol=0.02mol，n（Na₂SO₃）=0.02mol，m（Na₂SO₃）=0.02mol×126g/mol=2.52g，由于m（Na₂S₂O₃ •5H₂O）+m（Na₂SO₃）=24.8g+2.52g=27.32g＜35.00g，所以固体中含有Na₂SO₄，选d；
故答案为：d；
（3）通过图表数据分析第三组实验数据可知，30ml的硫酸恰好与样品完全反应时固体质量为30.16g，因此0＜a＜0.03时，硫酸不足量，放出气体体积依据硫酸计算，b=（2.688L+0.03）×a=89.6a；若a≥0.03，硫酸过量样品完全反应，产生气体体积b=2.688；4
答：当加入硫酸的体积（a L）在不同取值范围时，生成SO₂体积（b L，标态）的值，0＜a＜0.03时b=89.6a，a≥0.03时b=2.688．

点评 本题考查了物质组成的探究分析，数据分析判断，反应产物和反应过程的理解应用，掌握题干信息是解题关键，题目难度较大．