Question

(共16分)　　硫化鈉是用于皮革鞣制的重要化學試劑，可用無水芒硝（Na₂SO₄）與炭粉在高溫下反應而制得，反應式如下：
　　① Na₂SO₄4CNa₂S4CO↑
　　② Na₂SO₄4CONa₂S4CO₂
（1）、現要制取Na₂S 7.80 g，若生產過程中無水芒硝（Na₂SO₄）的利用率為90%，則理論上需要無水芒硝（Na₂SO₄）　　　　　g（精確到0.01）；
（2）、若在反應中生成的Na₂S物質的量為1 mol，則消耗的碳單質的物質的量n的范圍是
 　　　　　  ＜n＜　　　　　  ；
（3）、若在上述反應中消耗的碳單質為1 mol，生成Na₂S的物質的量為 y mol，生成的CO和CO₂的物質的量之比為x，則y與x的關系式為y 　　  　　　；
（4）、Na₂S放置在空氣中，會緩慢氧化成Na₂SO₃及Na₂SO₄，現稱取已經部分氧化的硫化鈉樣品39.20 g溶于水中，加入足量硫酸，充分反應后，過濾得沉淀9.6 g，放出H₂S氣體1.12 L（標準狀況）。請計算：39.20 g樣品中各成分的物質的量分別為　　 　      　。
　　（請寫出計算過程）

Answer 1

（1）．15.78 (2分)   （2）．2 mol ~ 4 mol。(4分)    （3）．y =（x+2）/4(1+x)  (4分) （4）．n(Na₂S)="0.25" mol  n(Na₂SO₃)="0.10" mol　　n(Na₂SO₄)="0.05" mol

（1）. 7.80 gNa₂S是0.1mol，所以根據鈉原子守恒可知，需要Na₂SO₄是0.1mol×142g/mol÷0.9＝15.78g。
（2）．由反應①和②可得反應③：Na₂SO₄+ 2CNa₂S + 2CO₂↑根據反應①和反應③，由極值法得：消耗的碳單質的物質的量范圍n的范圍是：2 mol ~ 4 mol。
（3）.設CO₂的物質的量是amol，則CO是axmol。根據電子的得失守恒可知，4a＋2ax＝8y。又因為a＋ax＝1，所以y =（x+2）/4(1+x) 。
（4）.硫化氫的物質的量是0.05mol，單質硫是0.3mol
因為2Na₂S+ Na₂SO₃+3 H₂SO₄→3 Na₂SO₄+ 3S↓+3H₂O
Na₂S+ H₂SO₄→Na₂SO₄+H₂S
所以根據以上兩個反應結合題中條件可求得： 39.20 g樣品中有
Na₂SO₃： 0.10 mol 　　Na₂S：　 0.250mol　　　
再應用質量守恒得：Na₂SO₄：0.05 mol