题目内容
闪锌矿（主要成份为ZnS）是含锌主要矿物之一，高温加热闪锌矿生成ZnO和SO2．ZnO用于冶炼金属锌，SO2可制亚硫酸盐或硫酸．计算回答下列问题（保留2位小数）：（1）取1.56g闪锌矿样品，在空气中高温加热（杂质不反应），充分反应后，冷却，得到残留固体的质量为1.32g，样品中含硫化锌的质量分数是
（2）取1.95g锌加入到12.00mL 18.4mol/L的浓硫酸中（假设生成的气体中无氢气，浓硫酸产生单一的还原产物），充分反应后，小心地将溶液稀释到1000mL，取出15.00mL，以酚酞为指示剂，用0.25mol/L的NaOH溶液滴定，耗用NaOH溶液的体积为21.70mL．通过计算确定浓硫酸被还原的产物是
（3）若将ZnS溶于强酸可产生硫化氢气体．在120°C、1atm下，将100mL硫化氢和氧气的混合气体点燃，恢复到原来状态，测得剩余气体为70mL，求原混合气体中硫化氢的体积分数．（不考虑硫化氢气体自身受热分解）
（4）将标况下4.48L SO2气体慢慢通入200mL一定浓度NaOH溶液中，SO2气体全部被吸收，将反应后的溶液在空气中小心蒸干（不考虑酸式盐的分解），得到不超过两种物质的无水晶体26.8g．通过计算确定所得晶体的成分与物质的量．
分析：（1）闪锌矿（主要成份为ZnS）在空气中高温加热闪锌矿生成ZnO和SO2，根据固体质量差量法来计算即可；
（2）根据电子守恒和化合价变化之间的关系来计算；
（3）120°C，水为气态，H2S和O2的混合气体点燃，氧气不足发生反应①2H2S+O2═2S↓+2H2O，氧气足量发生反应②2H2S+3O2═2SO2+2H2O，据此讨论；
（4）SO2与氢氧化钠反应都生成Na2SO3，可通过化学方程式的计算得出其质量，SO2与氢氧化钠反应都生成NaHSO3，可通过化学方程式的计算得出其质量，比较极限反应获得固体质量和实际质量之间的关系可以进行讨论，在根据S元素守恒和质量关系计算各自的量的多少即可．
（2）根据电子守恒和化合价变化之间的关系来计算；
（3）120°C，水为气态，H2S和O2的混合气体点燃，氧气不足发生反应①2H2S+O2═2S↓+2H2O，氧气足量发生反应②2H2S+3O2═2SO2+2H2O，据此讨论；
（4）SO2与氢氧化钠反应都生成Na2SO3，可通过化学方程式的计算得出其质量，SO2与氢氧化钠反应都生成NaHSO3，可通过化学方程式的计算得出其质量，比较极限反应获得固体质量和实际质量之间的关系可以进行讨论，在根据S元素守恒和质量关系计算各自的量的多少即可．
解答：解：（1）设ZnS的质量是x，则2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 减少的固体质量
194 161 32
x 1.56-1.32
即
=
，解得x=1.455g，
所以ZnS的质量分数=
×100%≈93%，
故答案为：93%；
（2）取1.95g锌加入到12.00mL18.4mol/L的浓硫酸中（反应中只生成一种还原产物），消耗的硫酸的物质的量是0.012L×18.4mol/L-0.18mol=0.0408mol．设硫酸的还原产物中，硫元素的化合价是n，金属锌的物质的量是：
=0.03mol，生成硫酸锌的物质的量是0.03mol，所以0.03mol的硫酸显示酸性，根据电子守恒：
×（2-0）=（0.0408mol-0.03mol）×（6-n），解得n=0，所以浓硫酸被还原的产物是硫单质，
故答案为：S；
（3）120°C，水为气态，H2S和O2的混合气体点燃，氧气不足发生反应①2H2S+O2═2S↓+2H2O，氧气足量发生反应②2H2S+3O2═2SO2+2H2O．若n（H2S）：n（O2）＞2：1，发生反应①，H2S有剩余，则：
2H2S+O2═2 S↓+2H2O 体积变化△V；
2 1 2 1
60ml 30ml 60ml 100ml-70ml=30ml
剩余气体为硫化氢和水蒸气，H2S为70-60=10ml，原混合气体中H2S为70ml，原混合气体中硫化氢的体积分数为：
×100%=70%，
若n（H2S）：n（O2）＜2：3，发生反应②，
2H2S+3O2═2SO2+2H2O 体积变化△V；
2 3 2 2 1
60ml 90ml 60ml 60ml 100ml-70ml=30ml
气体为二氧化硫、水蒸气、氧气，其中二氧化硫为60ml、水蒸气为60ml，60+60=120ml＞70ml，不符合题意，
若2：3＜n（H2S）：n（O2）＜2：1，发生反应①②，气体为二氧化硫和水蒸气，则：
设参加反应的硫化氢分别为X、Y，则：
2H2S+O2═2 S↓+2H2O 2H2S+3O2═2SO2+2H2O，
X 0.5X X Y 1.5Y Y Y 则X+2Y=70，X+Y+0.5X+1.5Y=100，解得：X=50，Y=10，
H2S为X+Y=60ml，原混合气体中H2S为60ml，原混合气体中硫化氢的体积分数为：
×100%=60%，
答：原混合气体中硫化氢的体积分数为60%或70%；
（4）若4.48L即0.2mol标况下的SO2与氢氧化钠反应都生成Na2SO3，可通过化学方程式的计算得出其质量，SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，生成Na2SO325.2g，若4.48L即0.2mol标况下的SO2与氢氧化钠反应都生成NaHSO3，SO2+NaOH═NaHSO3，生成的NaHSO3质量为20.8g，所以最后得到的无水晶体不可能是这两种物质形成的混合物，也不可能是其中之一，由此其组成可能是Na2SO3和反应没有完全消耗掉的NaOH，在蒸干过程中，亚硫酸盐会被空气中氧气氧化为硫酸盐，亚硫酸氢盐会被氧化为硫酸氢盐，所以所得晶体还可以是或是亚硫酸钠、硫酸钠的混合物；或是亚硫酸氢钠、硫酸钠的混合物；或是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物，若晶体组成是Na2SO3和反应没有完全消耗掉的NaOH此混合物中的氢氧化钠质量为26.8-25.2=1.6g，其物质的量为0.04mol，如果是亚硫酸钠、硫酸钠的混合物，硫酸钠是亚硫酸钠的氧化产物，根据硫元素守恒以及晶体质量之和是26.8g，解得他们各自的物质的量均是0.1mol，同理可得，如果是硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，物质的量分别是0.042mol、0.158mol，如果是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物，物质的量分别是0.127mol、0.073mol，
答：所得晶体的成分与物质的量为
；
；
；
．
194 161 32
x 1.56-1.32
即
| 194 |
| x |
| 32 |
| 1.56-1.32 |
所以ZnS的质量分数=
| 1.455 |
| 1.56 |
故答案为：93%；
（2）取1.95g锌加入到12.00mL18.4mol/L的浓硫酸中（反应中只生成一种还原产物），消耗的硫酸的物质的量是0.012L×18.4mol/L-0.18mol=0.0408mol．设硫酸的还原产物中，硫元素的化合价是n，金属锌的物质的量是：
| 1.95g |
| 65g/mol |
| 1.95g |
| 65g/mol |
故答案为：S；
（3）120°C，水为气态，H2S和O2的混合气体点燃，氧气不足发生反应①2H2S+O2═2S↓+2H2O，氧气足量发生反应②2H2S+3O2═2SO2+2H2O．若n（H2S）：n（O2）＞2：1，发生反应①，H2S有剩余，则：
2H2S+O2═2 S↓+2H2O 体积变化△V；
2 1 2 1
60ml 30ml 60ml 100ml-70ml=30ml
剩余气体为硫化氢和水蒸气，H2S为70-60=10ml，原混合气体中H2S为70ml，原混合气体中硫化氢的体积分数为：
| 70 |
| 100 |
若n（H2S）：n（O2）＜2：3，发生反应②，
2H2S+3O2═2SO2+2H2O 体积变化△V；
2 3 2 2 1
60ml 90ml 60ml 60ml 100ml-70ml=30ml
气体为二氧化硫、水蒸气、氧气，其中二氧化硫为60ml、水蒸气为60ml，60+60=120ml＞70ml，不符合题意，
若2：3＜n（H2S）：n（O2）＜2：1，发生反应①②，气体为二氧化硫和水蒸气，则：
设参加反应的硫化氢分别为X、Y，则：
2H2S+O2═2 S↓+2H2O 2H2S+3O2═2SO2+2H2O，
X 0.5X X Y 1.5Y Y Y 则X+2Y=70，X+Y+0.5X+1.5Y=100，解得：X=50，Y=10，
H2S为X+Y=60ml，原混合气体中H2S为60ml，原混合气体中硫化氢的体积分数为：
| 60 |
| 100 |
答：原混合气体中硫化氢的体积分数为60%或70%；
（4）若4.48L即0.2mol标况下的SO2与氢氧化钠反应都生成Na2SO3，可通过化学方程式的计算得出其质量，SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，生成Na2SO325.2g，若4.48L即0.2mol标况下的SO2与氢氧化钠反应都生成NaHSO3，SO2+NaOH═NaHSO3，生成的NaHSO3质量为20.8g，所以最后得到的无水晶体不可能是这两种物质形成的混合物，也不可能是其中之一，由此其组成可能是Na2SO3和反应没有完全消耗掉的NaOH，在蒸干过程中，亚硫酸盐会被空气中氧气氧化为硫酸盐，亚硫酸氢盐会被氧化为硫酸氢盐，所以所得晶体还可以是或是亚硫酸钠、硫酸钠的混合物；或是亚硫酸氢钠、硫酸钠的混合物；或是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物，若晶体组成是Na2SO3和反应没有完全消耗掉的NaOH此混合物中的氢氧化钠质量为26.8-25.2=1.6g，其物质的量为0.04mol，如果是亚硫酸钠、硫酸钠的混合物，硫酸钠是亚硫酸钠的氧化产物，根据硫元素守恒以及晶体质量之和是26.8g，解得他们各自的物质的量均是0.1mol，同理可得，如果是硫酸钠和亚硫酸氢钠的混合物，物质的量分别是0.042mol、0.158mol，如果是硫酸钠、硫酸氢钠的混合物，物质的量分别是0.127mol、0.073mol，
答：所得晶体的成分与物质的量为
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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．
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