Question

5．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） $\stackrel{高溫}{?}$ 4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s） $\stackrel{高溫}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226kJ•mol^-1     ②
（1）反應C（s）+CO₂（g） $\stackrel{高溫}{?}$ 2CO（g）的△H=+172.5kJ•mol^-1．
（2）氣體用過量NaOH溶液吸收，得到Na₂S，在Na₂S水溶液中c（Na⁺）與c（S^-2）的關(guān)系是C．（填字母）
A．c（Na⁺）=2c（S^2-）   B．c（Na⁺）＜2c（S^2-）
C．c（Na⁺）＞2c（S^2-）        D.2c（Na⁺）＞c（S^2-）
（3）向AgNO₃溶液中加入BaCl₂和KBr，當兩種沉淀共存時，$\frac{c（B{r}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=2.7×10^-3．
[K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgCl）=2.0×10^-10]
（4）常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水達到平衡時，溶液的pH=5.6，溶液中 c（H₂CO₃）=l.5×10^-5mol•L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃ HCO₃^-+H⁺ 的平衡常數(shù)K₁=4.17×10^-7．（保留兩位有效數(shù)字）（已知：10^-5.60=2.5×10^-6）

Answer 1

分析 實驗室用重晶石（主要成分BaSO₄）加入碳高溫反應得到BsS，溶于鹽酸生成氯化鋇溶液和硫化氫氣體，BaCl₂溶液蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶析出過濾得到晶體，
（1）利用蓋斯定律及已知熱化學方程式計算該反應的焓變．
（2）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主，據(jù)此判斷溶液中離子濃度大��；
（3）根據(jù)溶度積常數(shù)計算$\frac{c（Br{\;}^{-}）}{c（Cl{\;}^{-}）}$；
（4）電離平衡常數(shù)指弱電解質(zhì)在一定條件下電離達到平衡時，溶液中電離所生成的各種離子濃度系數(shù)次冪的乘積，與溶液中未電離分子的濃度系數(shù)次冪的乘積的比值，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（HCO{{\;}_{3}}^{-}）}{c（H{\;}_{2}CO{\;}_{3}）}$，據(jù)此計算；

解答 解：（1）BaSO₄（s）+4C（s） $\stackrel{高溫}{?}$ 4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1 ①
BaSO₄（s）+2C（s） $\stackrel{高溫}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1 ②

根據(jù)蓋斯定律$\frac{①-②}{2}$可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（g）△H=$\frac{571.2kJ•mol{\;}^{-1}-226.2kJ•mol{\;}^{-1}}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，
故答案為：+172.5；
（2）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主，第一步水解生成離子HS^-，第二步水解生成H₂S，水解的離子方程式分別為S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，所以溶液中各離子濃度大小關(guān)系是c（Na⁺）＞2c（S^2-），故選C；
（3）當兩種沉淀共存時，Ag⁺離子濃度相同，根據(jù)溶度積常數(shù)計算，c（Br^-）=$\frac{Ksp（AgBr）}{c（Ag{\;}^{+}）}$，c（Cl^-）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（Ag{\;}^{+}）}$，則$\frac{c（Br{\;}^{-}）}{c（Cl{\;}^{-}）}$=$\frac{5.4×10{\;}^{-13}}{2.0×10{\;}^{-10}}$=2.7×10^-3，
故答案為：2.7×10^-3；
（4）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數(shù)K₁=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（HCO{\;}_{3}{\;}^{-}）}{c（H{\;}_{2}CO{\;}_{3}）}$，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=2.5×10^-6mol/L，
c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol L，所以K₁=4.17×10^-7，
故答案為：4.17×10^-7．

點評 本題考查蓋斯定律在反應熱中的計算、難溶物溶度積的計算、電離平衡常數(shù)的計算，題目難度中等，試題較為綜合，涉及鹽類的水解、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、反應熱的計算等知識，注意掌握蓋斯定律的內(nèi)容及應用方法，明確溶度積的概念、鹽的水解原理，試題培養(yǎng)了學生的靈活應用能力．