题目
Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为A. 2B. 3C. 4D. 5
Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
题目解答
答案
D. 5
解析
考查要点:本题主要考查氧化还原反应中的电子守恒法应用,涉及硫化物在碱性条件下的氧化反应。
解题核心思路:
- 确定各元素的氧化态变化:硫在Na₂Sₓ中的平均氧化态为$-\frac{2}{x}$,在Na₂SO₄中为$+6$;Cl在NaClO中为$+1$,在NaCl中为$-1$。
- 计算电子转移总量:根据Na₂Sₓ和NaClO的物质的量之比,利用电子守恒(氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数)建立方程求解$x$。
破题关键点:
- 正确计算硫的氧化态变化:注意Na₂Sₓ中硫的平均氧化态为$-\frac{2}{x}$,而非简单的$-2$。
- 电子守恒关系:Na₂Sₓ失去的电子总数等于NaClO得到的电子总数。
步骤1:确定氧化态变化
-
硫的氧化态变化:
在Na₂Sₓ中,硫的平均氧化态为$-\frac{2}{x}$;在Na₂SO₄中,硫的氧化态为$+6$。
每个硫原子的氧化态升高量为:
$6 - \left(-\frac{2}{x}\right) = 6 + \frac{2}{x}.$
每个Na₂Sₓ分子中共有$x$个硫原子,因此每个Na₂Sₓ分子失去的电子总数为:
$x \cdot \left(6 + \frac{2}{x}\right) = 6x + 2.$ -
氯的氧化态变化:
在NaClO中,Cl的氧化态为$+1$;在NaCl中,Cl的氧化态为$-1$。
每个NaClO分子得到的电子数为:
$1 - (-1) = 2.$
步骤2:应用电子守恒
根据题意,Na₂Sₓ与NaClO的物质的量之比为$1:16$。设Na₂Sₓ的物质的量为$1\ \text{mol}$,则NaClO的物质的量为$16\ \text{mol}$。
根据电子守恒,Na₂Sₓ失去的电子总数等于NaClO得到的电子总数:
$1\ \text{mol} \cdot (6x + 2) = 16\ \text{mol} \cdot 2.$
步骤3:解方程求$x$
整理方程:
$6x + 2 = 32 \implies 6x = 30 \implies x = 5.$