Question

（13分）工業(yè)上用重晶石(BaSO4)制備其他鋇鹽的常用方法主要有高溫煅燒還原法、沉淀轉(zhuǎn)化法等。

I．高溫煅燒還原法

工業(yè)上利用重晶石高溫煅燒還原法制備BaCl2的工藝流程圖如下：

某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用重晶石（主要成分BaSO4）對(duì)工業(yè)過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。查表得：

BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) △H1 = + 571.2 kJ·mol-1 ①

BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) △H2 = + 226.2 kJ·mol-1 ②

（1）氣體用過量NaOH溶液吸收,得到硫化鈉。Na2S水解的離子方程式為： 。

（2）反應(yīng)C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H＝ kJ·mol-1。

（3）實(shí)際生產(chǎn)中必須加入過量的炭，同時(shí)還要通入空氣，其目的可能是 。

II．沉淀轉(zhuǎn)化法

（4）已知KSP(BaSO4) =1.0×10-10，KSP(BaCO3)=2.5×10-9。某同學(xué)設(shè)想用飽和Na2CO3溶液和鹽酸將BaSO4轉(zhuǎn)化成BaCl2，若用10 L Na2CO3溶液一次性溶解并完全轉(zhuǎn)化1.0 mol BaSO4（溶液體積變化可忽略不計(jì)）， 則該轉(zhuǎn)化過程的離子方程式為 ； 反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ；Na2CO3溶液的最初濃度不得低于 。

Answer 1

（1）S2- + H2O HS- +OH-；HS- + H2O H2S +OH-（寫第一步即可）（2分）

（2）+ 172.5 ；（2分） （3）使BaSO4得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）；①②為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫。（其他合理答案也給分）（2分）

（4）BaSO4(s) + CO32-(aq)BaCO3(s) + SO42-（3分） 0.04（2分）；2.6 mol/L（2分）

【解析】

試題分析：（1）硫化鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，硫離子水解，方程式為S2- + H2O HS- +OH-。

（2）已知BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) △H1＝+ 571.2 kJ·mol-1 ①，BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) △H2 = + 226.2 kJ·mol-1 ②，則根據(jù)蓋斯定律可知（①—②）÷2即可得到反應(yīng)C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H＝+ 172.5kJ·mol-1。

（3）過量的碳能使BaSO4得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）；同時(shí)①②為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱可以維持反應(yīng)所需高溫，所以實(shí)際生產(chǎn)中必須加入過量的炭，同時(shí)還要通入空氣。

（4）飽和Na2CO3溶液和BaSO4反應(yīng)的離子方程式為BaSO4(s) + CO32-(aq)BaCO3(s) + SO42-；反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。當(dāng)完全轉(zhuǎn)化后溶液中硫酸根的濃度是1mol÷10L＝0.1mol/L，所以溶液中碳酸根的濃度是0.1mol/L÷0.04＝2.5mol/L。生成1mol碳酸鋇消耗1mol碳酸鈉，所以碳酸鈉的起始濃度不低于＝2.6mol/L。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備工藝流程圖的分析以及溶解平衡的應(yīng)用