Question

20．工業(yè)上制備BaCl₂的工藝流程圖如圖：

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)．查資料得：
BaSO₄（s）+4C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1   ①
BaSO₄（s）+2C（s）2CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1  ②
（1）①制備BaCl₂的工藝流程圖中氣體A用過量NaOH溶液吸收，得到硫化鈉．Na₂S水解的離子方程式為S^2-+H₂O?HS^-+OH^-； HS^-+H₂O?H₂S+OH^-．
②常溫下，相同濃度的Na₂S和NaHS溶液中，下列說(shuō)法正確的是D、E（填字母）．
A．Na₂S溶液的pH比NaHS溶液pH小
B．兩溶液中含有的離子種類不同
C．兩溶液中滴入同體積同濃度的鹽酸，產(chǎn)生氣體速率相等
D．兩溶液中加入NaOH固體，c（S^2-）都增大
E．NaHS溶液中：c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c （H⁺）
（2）向BaCl₂溶液中加入AgNO₃和KBr，當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，$\frac{c（Br）}{c（C{l}^{-}）}$=2.7×10^-3
已知：K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgCl）=2.0×10^-10
（3）反應(yīng)C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（g）的△H=+172.5KJ/mol．
（4）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是：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（只要求答一條）．

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(jù)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(chǎn)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(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算$\frac{c（B{r}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$；
（3）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（4）加入過量C可提高冰晶石的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)維持反應(yīng)進(jìn)行．

解答 解：（1）①Na₂S為強(qiáng)堿弱酸鹽，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-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，
故答案為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-； HS^-+H₂O?H₂S+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錯(cuò)誤；
B．根據(jù)水解方程S^2-+H₂O?HS^-+OH^-； HS^-+H₂O?H₂S+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(cuò)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(chǎn)生氣體速率快，故C錯(cuò)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：D、E；
（2）當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，Ag⁺離子濃度相同，根據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算，c（Br^-）=$\frac{{K}_{SP}（AgBr）}{C（A{g}^{+}）}$，c（Cl^-）=$\frac{{K}_{SP}（AgCl）}{C（A{g}^{+}）}$，則$\frac{C（B{r}^{-}）}{C（C{l}^{-}）}$=$\frac{5.4×1{0}^{-13}}{2.0×1{0}^{-10}}$=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）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ•mol^-1 ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ•mol^-1 ②
將以上兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（g）△H=$\frac{571.2KJ/mol-226.2KJ/mol}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，
故答案為：+172.5KJ/mol；
（4）加入過量C可提高冰晶石的轉(zhuǎn)化率，以上反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫，
故答案為：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．

點(diǎn)評(píng) 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(zhì)的溶解平衡、反應(yīng)熱的計(jì)算等問題，本題注意溶度積常數(shù)的利用．