Question

工業(yè)上制備BaCl₂的工藝流程圖如圖：

某研究小組在實驗室用重晶石（主要成分BaSO₄）對工業(yè)過程進行模擬實驗．
查表得：BaSO₄（s）+4C（s）

高溫

4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ?mol^-1   ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高溫

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ?mol^-1   ②
（1）①制備BaCl₂的工藝流程圖中氣體A用過量NaOH溶液吸收，得到硫化鈉．Na₂S水解的離子方程式為：

S^2-+H₂OHS^-+OH^-；HS^-+H₂OH₂S+OH^-

②常溫下，相同濃度的Na₂S和NaHS溶液中，下列說法正確的是：

A、D、E

（填字母）
A．Na₂S溶液的pH比NaHS溶液pH大
B．兩溶液中含有的離子種類不同
C．兩溶液中滴入同體積同濃度的鹽酸，產生氣體速率相等
D．兩溶液中加入NaOH固體，c（S^2-）都增大
E．NaHS溶液中：c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c （H⁺）＞c（S^2-）
（2）向BaCl₂溶液中加入AgNO₃和KBr，當兩種沉淀共存時，

c(Br-)

c(Cr-)

=

2.7×10^-3

．
[已知：K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgCl）=2.0×10^-10]
（3）反應C（s）+CO₂（g）

高溫

2CO（g）的△H=

+172.5kJ?mol^-1

（4）實際生產中必須加入過量的炭，同時還要通入空氣，其目的是：①

使BaSO₄得到充分的還原

；②

①②為吸熱反應，炭和氧氣反應放熱維持反應所需高溫

．

Answer 1

分析：（1）①Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主；
②A．Na₂S的水解程度比NaHS大；
B．根據水解方程和電離方程可知兩溶液中含有的離子種類相同；
C．兩溶液中滴入同體積同濃度的鹽酸，NaHS產生氣體速率快；
D．兩溶液中加入NaOH固體，水解平衡逆移，c（S^2-）都增大
E．NaHS溶液顯堿性，以水解為主；
（2）根據溶度積常數計算

c(Br-)

c(Cl-)

；
（3）利用蓋斯定律計算反應熱；
（4）加入過量C可提高冰晶石的轉化率，同時維持反應進行．

解答：解：（1）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主，第一步水解生成離子HS^-，第二步水解生成H₂S，水解的離子方程式分別為S^2-+H₂OHS^-+OH^-；
 HS^-+H₂OH₂S+OH^-，故答案為：S^2-+H₂OHS^-+OH^-； HS^-+H₂OH₂S+OH^-；
②A．Na₂S的水解程度比NaHS大，所以Na₂S溶液的pH比NaHS溶液pH大，故A正確；
B．根據水解方程S^2-+H₂OHS^-+OH^-； HS^-+H₂OH₂S+OH^-；和電離方程HS^-S^2-+H⁺；可知兩溶液中含有的離子種類相同，故B錯誤；
C．兩溶液中滴入同體積同濃度的鹽酸，Na₂S+HCl=NaHS+NaCl；NaHS+HCl=H₂S↑+NaCl；所以NaHS產生氣體速率快，故C錯誤；
D．兩溶液中加入NaOH固體，水解平衡逆移，c（S^2-）都增大，故D正確；
E．NaHS溶液顯堿性，以水解為主，c（OH^-）＞c（H⁺），所以c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c （H⁺）＞c（S^2-），故E正確；
故答案為：A、D、E；
（2）當兩種沉淀共存時，Ag⁺離子濃度相同，根據溶度積常數計算，c（Br^-）=

Ksp(AgBr)

c(Ag+)

，c（Cl^-）=

Ksp(AgCl)

c(Ag+)

，則

c(Br-)

c(Cl-)

=

5.4×10-13

2.0×10-10

=2.7×10^-3．
故答案為：2.7×10^-3；
（3）利用蓋斯定律求解：
BaSO₄（s）+4C（s）

高溫  .

4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ?mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高溫  .

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ?mol^-1    ②
將以上兩個熱化學方程式相減，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）

高溫  .

2CO（g）△H=

571.2kJ?mol-1-226.2kJ?mol-1

2

=+172.5kJ?mol^-1，
故答案為：+172.5；
（4）加入過量C可提高冰晶石的轉化率，以上反應為吸熱反應，炭和氧氣反應放熱維持反應所需高溫，
故答案為：使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產量），①②為吸熱反應，炭和氧氣反應放熱維持反應所需高溫．

點評：本題考查較為綜合，題目具有一定難度，涉及鹽類的水解、難溶電解質的溶解平衡、反應熱的計算等問題，本題注意溶度積常數的利用