Question

硫磺在科學技術和生產中有重要的應用。石硫合劑是一種很好的植物殺蟲劑，它是硫磺與石灰、水等反應所得――由多硫化鈣[ CaS_x（x≤5）]、硫代硫酸鈣組成的混合物。不同比例的石灰和硫磺在水溶液中反應，可生成不同的多硫化鈣和硫代硫酸鈣。如：

3Ca(OH)₂+8S2CaS₃+CaS₂O₃+3H₂O；

3Ca(OH)₂+6S2CaS₂+CaS₂O₃+3H₂O等。

根據題意完成下列計算：

（1）、硫磺溶解在硫化鈉溶液中生成一種多硫化物，該多硫化物中硫元素的質量分數為0.736，通過計算確定Na₂S_x中x=         。

（2）、取某石硫合劑（假如只含兩種含硫化合物）250mL（密度為1.12g/mL）通入足量CO₂使其快速分解。原理如下：

S_x^2-+2H₂O+2CO₂→(x-1)S↓+H₂S↑+ 2HCO₃^- ，S₂O₃^2- + H₂O+CO₂→HSO₃^-+HCO₃^-+S↓ 。

完全反應后共收集到氣體1.12升（S·P·T）（忽略氣體在溶液中的溶解），則該石硫合劑中多硫化鈣的物質的量濃度為          ；硫代硫酸鈣的質量分數為        。（答案用小數表示，保留2位有效數字）

（3）、如果把生石灰、硫磺和水按質量比7：16：70的配比完全反應后，只生成兩種含硫的化合物，則該石硫合劑中多硫化鈣與硫代硫酸鈣的物質的量之比是          ；多硫化鈣的化學式是              。

（4）、現有生石灰50.4g、硫磺96g、水504g恰好完全反應生成三種多硫化鈣，除生成CaS₄之外還有二種多硫化鈣。請推算這二種多硫化鈣可能的物質的量之比（寫出推算過程）。

 

Answer 1

【答案】

（1）、4         （2分）   （2）、0.20 mol/L （2分）    0.014   （2分）

（3）、2:1       （2分）    CaS₅    （2分）

（4）、n(CaO)=50.4/56 =0.3mol     n(S)=96/32 =3mol                （1分）  

則 n[Ca(OH)₂ ]: n(S) = 3 : 10  由反應可知：3Ca(OH)₂+10S2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O

解之得：x=4 即多硫化物中硫原子的平均值為4．                （1分）

故另兩種多硫化物可能為：CaS₂與CaS₅或CaS₃與CaS₅ 。        （2分）

由  可知，n(CaS₂)：n(CaS₅)=1:2； （1分）

由  可知，n(CaS₃)：n(CaS₅)=1:1    （1分）

其他和理解法也可以給分。

【解析】（1）. 硫元素的質量分數為0.736，則鈉元素的質量分數為0.264，所以鈉原子和硫原子的個數之比是，所以x＝4.

（2） 硫化氫是0.05mol，所以根據方程式可知，多硫化鈣的物質的量是0.05mol，其濃度是0.05mol÷0.25L＝0.20 mol/L。其中+CaS₂O₃的物質的量是0.05mol÷2＝0.025mol，所以其質量分數是。

（3）生石灰、硫磺的質量比7：16，則物質的量之比是1︰4，即氫氧化鈣和硫磺的物質的量之比是1︰4，所以方程式為3Ca(OH)₂+12S2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O，因此x＝5。

（4） n(CaO)=50.4/56 =0.3mol     n(S)=96/32 =3mol

則 n[Ca(OH)₂ ]: n(S) = 3 : 10  由反應可知：3Ca(OH)₂+10S2CaS_x+CaS₂O₃+3H₂O

解之得：x=4 即多硫化物中硫原子的平均值為4．

故另兩種多硫化物可能為：CaS₂與CaS₅或CaS₃與CaS₅ 。

由 可知，n(CaS₂)：n(CaS₅)=1:2；

由 可知，n(CaS₃)：n(CaS₅)=1:1