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:①

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高温Na2S+4CO↑②Na2SO4+4CO高温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)______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______<n<______;(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)

(1)7.80gNa2S的物质的量为
7.80g
78g/mol
=0.1mol,根据硫元素守恒可知,需要无水芒硝的物质的量为
0.1mol
90%
=
10
0.9
mol,故需要芒硝的质量为
10
0.9
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
 高温 
.
 
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
1mol×[6?(?2)]
4
=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=
1
1+x
,则CO的物质的量为
x
1+x
,反应生成 Na2S的物质的量为ymol,根据电子转移守恒有:y×[6-(-2)]=
1
1+x
×4+
x
1+x
×2,整理得y=
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
=0.3mol,由方程式:2Na2S+Na2SO3+6HCl=NaCl+3S↓+3H2O可知,参加该反应的Na2S为0.3mol×
2
3
=0.2mol,Na2SO3的物质的量为0.3mol×
1
3
=0.1mol,2.24LH2S气体的物质的量为
1.12L
22.4L/mol
=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
7.1g
142g/mol
=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.
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