Question

1．硫化鈉主要用于皮革、毛紡、高檔紙張、染料等行業(yè)．生產(chǎn)硫化鈉大多采用無(wú)水芒硝（Na₂SO₄）-炭粉還原法，其流程示意圖如圖1：

（1）上述流程中“堿浸”后，物質(zhì)A必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾、干燥（填寫(xiě)操作名稱(chēng)）處理后，方可“煅燒”；若煅燒所得氣體為等物質(zhì)的量的CO和CO₂，寫(xiě)出煅燒時(shí)發(fā)生的總的化學(xué)反應(yīng)方程式為3Na₂SO₄+8C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑．
（2）上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，理由是熱水會(huì)促進(jìn)Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解．
（3）取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢瑁�若反�?yīng)后測(cè)得溶液的pH=4，則此時(shí)溶液中c（ S^2-）=4×10^-36．（已知：常溫時(shí)CuS、Cu（OH）₂的K_sp分別為8.8×10^-36、2.2×10^-20）
（4）①皮革工業(yè)廢水中的汞常用硫化鈉除去，汞的去除率與溶液的pH和x（x代表硫化鈉的實(shí)際用量與理論用量的比值）有關(guān)（如圖2所示）．為使除汞效果最佳，應(yīng)控制的條件是x=12、pH介于9～10之間．
②某毛紡廠廢水中含0.001 mol•L^-1的硫化鈉，與紙張漂白后的廢水（含0.002 mol•L^-1 NaClO）按1：2的體積比混合，能同時(shí)較好處理兩種廢水，處理后的廢水中所含的主要陰離子有SO₄^2-、Cl^-．

Answer 1

分析 根據(jù)圖1可知，制備硫化鈉晶體的流程為：無(wú)水芒硝（Na₂SO₄）與碳在高溫煅燒反應(yīng)：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫離子水解，則用稀堿溶液浸泡抑制硫離子水解，通過(guò)精制獲得硫化鈉晶體，
（1）從獲得固體A的原混合物狀態(tài)分析操作方法，由于煅燒時(shí)加入過(guò)量的炭粉，且固體A可以分離并進(jìn)行煅燒的應(yīng)用分析A是什么物質(zhì)；依據(jù)題干信息可知生成物中除含有硫化鈉外還含有一氧化碳和二氧化碳，以及兩種碳的氧化物分子個(gè)數(shù)比是1：1進(jìn)行分析判斷即可；
（2）依據(jù)硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性的水解平衡影響因素分析判斷；
（3）常溫時(shí)CuS、Cu（OH）₂的Ksp，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算得到，依據(jù)溶液PH計(jì)算溶液中銅離子濃度，依據(jù)CuS的Ksp計(jì)算得到硫離子的濃度；
（4）①依據(jù)圖象中曲線分析，汞去除率最佳PH和x的取值；
②依據(jù)硫化鈉和次氯酸鈉在溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算分析判斷．

解答 解：（1）由于固體A是從液體中獲得，所以得到A的操作是過(guò)濾、干燥，由于煅燒時(shí)加入過(guò)量的炭粉，且固體A可以分離并進(jìn)行煅燒的應(yīng)用可知A是炭粉，化學(xué)式為C；從題干信息可知生成物中除含有硫化鈉外還含有一氧化碳和二氧化碳，而反應(yīng)物是硫酸鈉和碳，根據(jù)煅燒時(shí)一氧化碳和二氧化碳的分子個(gè)數(shù)比是1：1，所以可設(shè)兩種氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別是1和1，可得該反應(yīng)的方程式為：$\frac{3}{4}$Na₂SO₄+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$$\frac{3}{4}$Na₂S+1CO₂↑+1CO↑，該反應(yīng)兩邊同乘以4所得的反應(yīng)方程式為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，
故答案為：過(guò)濾、干燥；3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性，水解過(guò)程是吸熱反應(yīng)，加熱促進(jìn)水解進(jìn)行，稀堿溶液能起到抑制水解的作用，
故答案為：熱水會(huì)促進(jìn)Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解；
（3）取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢瑁�若反�?yīng)后測(cè)得溶液的pH=4，常溫時(shí)CuS、Cu（OH）₂的Ksp分別為8.8×10^-36、2.2×10^-20，
Ksp=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Cu²⁺）=2.2mol/L，硫化銅中的Ksp=c（Cu²⁺）c（S^2-）=8.8×10^-36、計(jì)算得到c（S^2-）=4×10^-36mol/L，
故答案為：4×10^-36；
（4）①依據(jù)圖象中曲線分析，汞去除率最佳PH和x的取值是x=12，pH介于9～10之間時(shí)汞的去除率最大，接近100%，
故答案為：x=12；pH介于9～10之間；
②某毛紡廠廢水中含0.001mol•L^-1的硫化鈉，與紙張漂白后的廢水（含0.002mol•L^-1 NaClO）按1：2的體積比混合，能同時(shí)較好處理兩種廢水，次氯酸鈉和硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，n（Na₂S）：n（NaClO）=0.001mol/L×1：0.002mol•L^-1×2=1：4，依據(jù)電子守恒分析可知，Na₂S+4NaClO=Na₂SO₄+4NaCl，處理后的廢水中所含的主要陰離子有SO₄^2-、Cl^-，
故答案為：SO₄^2-、Cl^-．

點(diǎn)評(píng) 本題是物質(zhì)制備的考查題，主要是化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，溶度積常數(shù)的計(jì)算分析，氧化還原反應(yīng)電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．