题目内容
（2012?崇明县二模）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：
①Na2SO4+4C
Na2S+4CO↑
②Na2SO4+4CO
Na2S+4CO2
（1）现要制取Na2S 7.80g，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）
（2）若在反应中生成的Na2S物质的量为1mol，则消耗的碳单质的物质的量n的范围是
（3）若在上述反应中消耗的碳单质为1mol，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39.20g溶于水中，加入足量硫酸，充分反应后，过滤得沉淀9.6g，放出H2S气体1.12L（标准状况）．请计算：39.20g样品中各成分的物质的量分别为
（请写出计算过程）
①Na2SO4+4C
| 高温 |
②Na2SO4+4CO
| 高温 |
（1）现要制取Na2S 7.80g，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）
15.78
15.78
g（精确到0.01）；（2）若在反应中生成的Na2S物质的量为1mol，则消耗的碳单质的物质的量n的范围是
2mol
2mol
＜n＜4mol
4mol
；（3）若在上述反应中消耗的碳单质为1mol，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=
| x+2 |
| 4+4x |
| x+2 |
| 4+4x |
（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39.20g溶于水中，加入足量硫酸，充分反应后，过滤得沉淀9.6g，放出H2S气体1.12L（标准状况）．请计算：39.20g样品中各成分的物质的量分别为
2Na2S+Na2SO3+3 H2SO4→3 Na2SO4+3S↓+3H2O，Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S根据以上两个反应结合题中条件可求得：39.20 g样品中有n（Na2S）=0.250 mol、n（Na2SO3）=0.10 mol，再应用质量守恒得n（Na2SO4）=0.05 mol
2Na2S+Na2SO3+3 H2SO4→3 Na2SO4+3S↓+3H2O，Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S根据以上两个反应结合题中条件可求得：39.20 g样品中有n（Na2S）=0.250 mol、n（Na2SO3）=0.10 mol，再应用质量守恒得n（Na2SO4）=0.05 mol
．（请写出计算过程）
分析：（1）根据n=
计算7.80gNa2S的物质的量，根据硫元素守恒计算需要无水芒硝的物质的量，再根据m=nM计算无水芒硝的质量；
（2）若生成的气体为CO，消耗的碳的物质的量最多，若生成的气体为CO2，消耗的碳的物质的量最少；
若产生的气体最终只有CO2，反应中C元素化合价由0价升高为+4价，根据电子转移守恒计算需要碳的物质的量；
若生成等物质的量CO和CO2，根据电子转移守恒计算CO和CO2的物质的量，再根据碳原子守恒计算碳的物质的量；
（3）计算CO 和 CO2各自的物质的量，再根据电子转移守恒列等式，确定x 与 y的关系；
（4）Na2S与Na2SO3在酸性条件下发生反应：2Na2S+Na2SO3+6HCl=NaCl+3S↓+3H2O，故9.6g为硫的质量，放出H2S气体2.24L，还发生反应2HCl+Na2S=2NaCl+H2S↑，根据n=
计算S的物质的量，进而计算生成S的反应中参加反应的Na2S、Na2SO3各自的物质的量，根据n=
计算H2S的物质的量，进而计算与盐酸反应生成H2S气体需要Na2SO3的物质的量，再根据m=nM计算样品中Na2S、Na2SO3各自的质量，继而计算Na2SO4的质量，根据n=
计算Na2SO4的物质的量．
| m |
| M |
（2）若生成的气体为CO，消耗的碳的物质的量最多，若生成的气体为CO2，消耗的碳的物质的量最少；
若产生的气体最终只有CO2，反应中C元素化合价由0价升高为+4价，根据电子转移守恒计算需要碳的物质的量；
若生成等物质的量CO和CO2，根据电子转移守恒计算CO和CO2的物质的量，再根据碳原子守恒计算碳的物质的量；
（3）计算CO 和 CO2各自的物质的量，再根据电子转移守恒列等式，确定x 与 y的关系；
（4）Na2S与Na2SO3在酸性条件下发生反应：2Na2S+Na2SO3+6HCl=NaCl+3S↓+3H2O，故9.6g为硫的质量，放出H2S气体2.24L，还发生反应2HCl+Na2S=2NaCl+H2S↑，根据n=
| m |
| M |
| V |
| Vm |
| m |
| M |
解答：解：（1）7.80gNa2S的物质的量为
=0.1mol，根据硫元素守恒可知，需要无水芒硝的物质的量为
=
mol，故需要芒硝的质量为
mol×142g/mol=15.78g，
故答案为：15.78；
（2）若生成的气体为CO，消耗的碳的物质的量最多，由Na2SO4+4C
Na2S+4CO↑可知，生成1molNa2S需要碳的物质的量为mol×4=4mol，若生成的气体为CO2，消耗的碳的物质的量最少，根据电子转移守恒可知，生成1molNa2S需要碳的物质的量为
=2mol，故消耗的碳单质的物质的量 n的范围是2mol≤n≤4mol；
故答案为：2mol；4mol；
（3）消耗的碳单质为1mol，根据碳原子守恒，生成的 CO 和 CO2的总物质的量为1mol，生成的CO和CO2的物质的量之比为x，令CO2的物质的量为amol，则a+ax=1，故a=
，则CO的物质的量为
，反应生成 Na2S的物质的量为ymol，根据电子转移守恒有：y×[6-（-2）]=
×4+
×2，整理得y=
，
故答案为：
；
（4）9.6g为硫的物质的量为
=0.3mol，由方程式：2Na2S+Na2SO3+6HCl=NaCl+3S↓+3H2O可知，参加该反应的Na2S为0.3mol×
=0.2mol，Na2SO3的物质的量为0.3mol×
=0.1mol，2.24LH2S气体的物质的量为
=0.05mol，根据反应2HCl+Na2S=2NaCl+H2S↑可知，参加该反应的Na2S的物质的量为0.05mol，故样品中Na2SO4的质量为39.20g-0.1mol×126g/mol-（0.2mol+0.05mol）×78g/mol=7.1g，故Na2SO4的物质的量为
=0.05mol，
故78.40g样品中氧化产物：Na2SO3为0.2mol，Na2SO4为0.1mol，
答：2Na2S+Na2SO3+3 H2SO4→3 Na2SO4+3S↓+3H2O，Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S根据以上两个反应结合题中条件可求得：39.20 g样品中有n（Na2S）=0.250 mol、n（Na2SO3）=0.10 mol，再应用质量守恒得n（Na2SO4）=0.05 mol．
| 7.80g |
| 78g/mol |
| 0.1mol |
| 90% |
| 10 |
| 0.9 |
| 10 |
| 0.9 |
故答案为：15.78；
（2）若生成的气体为CO，消耗的碳的物质的量最多，由Na2SO4+4C
| ||
| 1mol×[6-(-2)] |
| 4 |
故答案为：2mol；4mol；
（3）消耗的碳单质为1mol，根据碳原子守恒，生成的 CO 和 CO2的总物质的量为1mol，生成的CO和CO2的物质的量之比为x，令CO2的物质的量为amol，则a+ax=1，故a=
| 1 |
| 1+x |
| x |
| 1+x |
| 1 |
| 1+x |
| x |
| 1+x |
| x+2 |
| 4+4x |
故答案为：
| x+2 |
| 4+4x |
（4）9.6g为硫的物质的量为
| 9.6g |
| 32g/mol |
| 2 |
| 3 |
| 1 |
| 3 |
| 1.12L |
| 22.4L/mol |
| 7.1g |
| 142g/mol |
故78.40g样品中氧化产物：Na2SO3为0.2mol，Na2SO4为0.1mol，
答：2Na2S+Na2SO3+3 H2SO4→3 Na2SO4+3S↓+3H2O，Na2S+H2SO4→Na2SO4+H2S根据以上两个反应结合题中条件可求得：39.20 g样品中有n（Na2S）=0.250 mol、n（Na2SO3）=0.10 mol，再应用质量守恒得n（Na2SO4）=0.05 mol．
点评：本题考查混合物的有关计算，注意利用极限法与守恒法进行的计算，是对学生综合能力的考查，难度中等．
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