Question

硫元素價態眾多，可與鹵素、氮等元素化合形成許多復雜化合物，在科學技術和生成中有重要的應用．根據題意完成下列計算：
（1）由硫與限量氯氣在50～60°C反應16～20小時，可恰好完全反應，得到兩種硫的氯化物A和B．A物質中的含硫量為0.131，B物質中的含氯量為0.816，A的相對分子質量比B大71．計算確定這兩種氯化物的分子式分別為______．若上述反應得到的A、B的物質的量比為3：2，則參加反應的S和氯氣的物質的量之比為______．
（2）硫的鹵化物或鹵氧化物都有強水解性，可以作脫水劑．SF₄吸收V mL液態水（4℃），完全反應，得到3.2g SO₂氣體（假設SO₂完全逸出）和10%的酸溶液，計算吸收的液態水的體積V為______mL．
（3）S₄N₄是亮橙色固體，不溶于水和有機溶劑，是一種重要的金屬有機化學反應物．一般用S₂Cl₂、SCl₂的惰性溶劑（CS₂）氨解制得：6S₂Cl₂+16NH₃→S₄N₄+S₈+12NH₄Cl；24SCl₂+64NH₃→4S₄N₄+S₈+48NH₄Cl．S₂Cl₂、SCl₂的混合液體52.86g溶于足量的CS₂中，再通入35.84L氨氣（標準狀況）完全氨解，產生14.080g硫單質．剩余氨氣用40g水完全吸收形成氨水（密度為0.923g/mL）．
計算：①該混合液體中S₂Cl₂、SCl₂的物質的量之比為______．
　　 ②所得氨水的物質的量濃度為______（保留1位小數）．
（4）S₄N₄與Ag在一定條件下反應，失去N₂而縮合成（SN）_x，（SN）_x合成于1910年，過了五十年，才發現它在0.26K的低溫下，可轉變為超導體（superconductor）．（SN）_x的結構式如圖：

已知1.20×10⁵ mol S₄N₄與Ag發生縮合，失去了1.20×10⁵ mol N₂，生成二百聚物[（SN）₂₀₀]和三百聚物．測得縮合產物中二百聚物的質量分數為0.50．
計算：①縮合產物中各縮合物的物質的量．
②若Ag的實際使用量為8.64kg，求Ag的循環使用次數．

Answer 1

解：（1）①已知物質組成中各個元素的含量，可以找出該物質的元素個數比，假設取1000gA中，m（Cl）=861g，m（S）=131g，S和Cl個數比：（869÷35.5）÷（131÷32）=6，A的組成為（SCl₆）_n，同樣1000gB中，m（Cl）=816g，m（S）=184g，S和Cl的個數比為：（816÷35.5）÷（184÷32）=4，B的組成為（SCl₄）n，由于 A的相對分子質量比B大71，所以A和B中的n都為1，又A、B的物質的量比為3：2，假設有3molA，2molB，根據質量守恒定律，n（S）=3+2=5mol，n（Cl）=6×3+4×2=26mol，n（Cl₂）=0.5×n（Cl）=13mol，所以 S和氯氣的物質的量之比為 5：13，
故答案為：SCl₆、SCl₄；5：13；
（2）SF₄吸收V mL液態水，n（SO₂）=3.2÷64=0.05（mol），反應后溶液質量增加了44×0.05=2.2g，
反應方程式為：SF₄+2H₂O═SO₂↑+4HF，△m
1mol 1mol 4mol 44g
反應后得到的是HF溶液，質量分數為10%，據此列出等式，ω（HF）=0.05×4×20÷（v+2.2）×100%=10%，解得v=37.8，
故答案為：37.8；
（3）①氨氣有剩余，說明S₂Cl₂、SCl₂完全反應，有反應方程式 6S₂Cl₂+16NH₃→S₄N₄+S₈+12NH₄Cl；24SCl₂+64NH₃→4S₄N₄+S₈+48NH₄Cl，設S₂Cl₂、SCl₂ 物質的量分別為xmol、ymol，列出二元一次方程：135x+103y=52.86g，x÷6×32×8+y÷24×8×32=14.080g，解得x=0.3mol，y=0.12mol，0.3：012=5：2，故該混合液體中S₂Cl、SCl₂的物質的量之比為 5：2，
故答案為：5：2；
②反應消耗的氨氣的物質的量為，0.3×16÷6+0.12×64÷24=0.8+0.32=1.12（mol），剩余的氨氣的物質的量為，35.84÷22.4-1.12=1.6-1.12=0.48mol，c（NH₃）=0.48÷[（40+17×0.48）÷0.923÷1000]≈9.2 （mol/L），所得氨水的物質的量濃度為 9.2 mol/L，故答案為：9.2 mol/L；
（4）①設[（SN）₂₀₀]、[（SN）₃₀₀]物質的量分別為xmol、ymol，利用縮合產物中二百聚物的質量分數為0.50，列式為46×200x÷（46×200x+46×300y）=0.5，氮原子守恒列式 200x+300y=1.20×10⁵×4-1.20×10⁵×2，解得x=600mol，y=400ml，即二百聚物為600mol，三百聚物為400mol，
答：二百聚物的物質的量為600mol，三百聚物物質的量為 400mol；
②根據S守恒，生成600二百聚物和400三百聚物，失去了1.20×10⁵ mol N₂，同時有2.4×10⁵molS減少，生成了硫化銀，生成 2.4×10⁵mol Ag₂S，就需要消耗4.8×10⁵molAg，所以Ag的循環使用次數為：4.8×10⁵÷（8.64×1000÷108）=6000（次），答：Ag的循環使用次數為6000次．
分析：（1）已知物質組成中各個元素的含量，找出該物質的元素個數比，例如直接取1000gA、B各自進行計算出S和Cl的個數比，再利用 A的相對分子質量比B大71 得出他們的分子式；A、B的物質的量比為3：2，假設有3molA，2molB，利用原子守恒，得出參加反應的S和氯氣的物質的量之比；
（2）根據反應方程式為：SF₄+2H₂O═SO₂↑+4HF，利用“質量差”進行計算；
（3）①由于氨氣過量，故S₂Cl₂、SCl₂完全反應，設S₂Cl₂、SCl₂物質的量分別為xmol、ymol，列出二元一次方程求解；
②利用求出的S₂Cl₂、SCl₂ 物質的量，得到氨氣的剩余量，就可以算出所得氨水的物質的量濃度；
（4）①先設出[（SN）₂₀₀]、[（SN）₃₀₀]物質的量分別為xmol、ymol，利用題中縮合產物中二百聚物的質量分數為0.50和氮原子守恒列出二元一次方程進行計算；
②根據S守恒，生成600二百聚物和400三百聚物，失去了1.20×10⁵ mol N₂，同時有2.4×105molS生成了硫化銀，生成Ag₂S就需要4.8×10⁵molAg，算出這些Ag的質量．而現在只有8.64kg，二者相比就可以知道需要銀循環的次數．
點評：本題考查了硫元素價態眾多，可與鹵素、氮等元素化合形成許多復雜化合物的知識，涉及的問題比較多，知識面也比較廣，計算量相當大，有分子式的求算，物質的量濃度的計算、物質組成的計算等，難度有點高，注重考查閱讀、分析、理解題中信息的能力．