Question

12．研究硫元素及其化合物的性質具有重要意義

（1）25℃，在0.10mol•L^-1HA溶液中，通入HCl氣體或加入Na〇H固體以調節(jié) 溶液PH，溶液pH與c（S^2-）關系如圖1（忽略溶液體積的變化、H₂S的揮發(fā)）．
①pH=11 時，溶液中的 c（H₂S）+c（HS-）=0.0987 mol•L^-1．（保留3位有效數字）
②某溶液含0.010mol•L^-1 Fe²⁺、未知濃度的Mn²⁺和0.10mol•L^-1H₂S，當溶液pH=2   時，Fe²⁺開始沉淀；當Mn²⁺開始沉淀時，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=2.0×10⁶．
[已知：Ksp（FeS）=1.4X10^-19，Ksp（MnS）=2.8×10^-13]
（2）硫化氫的轉化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題．由硫化氫獲得硫單質有多種方法．其中一種是將燒堿吸收H₂S后的溶液加入到如圖2所示的電解池 的陽極區(qū)進行電解．請寫出陽極的電極反應式S^2--2e^-═S，同時陽極區(qū)還發(fā)生（n-1）S+S^2-═S_n^2-．電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化，產生淡黃色渾濁，其離子方程式為S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．
（3）25℃，兩種酸的電離平衡常數如表．

	Ka	Ka2
H2S03	1.3×10-2	6.3×10-8
H2C03	4.2×10-7	5.6×10-11

實驗室常用飽和NaHC0₃溶液除去C0₂中少量的S0₂，請寫出S0₂和NaHC0₃溶液反應的主要離子方程式SO₂+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①pH=11時，c（S^2-）=1.3×10^-3mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②當Qc=K_sp（FeS）時開始沉淀，由此求出硫離子的濃度，結合圖象得出此時的pH；當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（FeS）}$；
（2）由圖可知，右側H得到電子生成氫氣，則右側為陰極，陽極上S_n^2-和氫離子反應生成S單質，S元素失電子發(fā)生氧化反應，同時S元素得電子生成H₂S；
（3）由表可知H₂SO₃的二級電離小于H₂CO₃的一級電離，則酸性強弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，據此書寫反應的主要離子方程式．

解答 解：（1）①pH=13時，c（S^2-）=1.3×10^-3mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根據硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-1.3×10^-3=0.0987mol/L，故答案為：0.0987；
②當Qc=K_sp（FeS）時開始沉淀c（S^2-）=$\frac{1.4×1{0}^{-19}}{0.010mol/L}$=1.4×10^-17mol/L，圖象中分析可知此時PH=2，
當Qc=K_sp（MnS）時開始沉淀，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（FeS）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{1.4×1{0}^{-19}}$=2.0×10⁶，
故答案為：2；2.0×10⁶；
（2）①陽極上硫離子放電，電極反應式為S^2--2e^-═S，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：S^2--2e^-═S；
②電解后陽極區(qū)離子為S_n^2-，酸性條件下，S_n^2-和氫離子反應生成S單質，S元素失電子發(fā)生氧化反應生成S單質，同時S元素得電子生成H₂S，反應方程式為S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑，故答案為：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑；
（3）由表可知H₂SO₃的二級電離小于H₂CO₃的一級電離，所以酸性強弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，所以反應的主要離子方程式為：SO₂+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑，而不是為SO₂+2HCO₃^-=SO₃^2-+2CO₂↑+H₂O．
故答案為：SO₂+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑．

點評 本題考查了離子濃度大小比較、難溶物溶度積的計算、電解池電極反應書寫、電離平衡常數大小比較和應用，題目難度中等，明確圖象曲線變化的含義為解答關鍵，注意掌握難溶物溶度積的含義及應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．