Question

13．工業(yè)上利用BaSO₄制備BaCl₂的工藝流程如下：

某活動(dòng)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室以重晶石（主要成分BaSO₄）為原料，對(duì)上述工藝流程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)．
（1）上述過程中，氣體用過量NaOH溶液吸收得到Na₂S．Na₂S水溶液顯堿性的原因是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-（用離子方程式表示）．
（2）已知有關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
BaSO₄（s）+4C（s）$\stackrel{高溫}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol
則反應(yīng)BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高溫}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₃=+226.2kJ/mol
（3）在高溫焙燒重晶石過程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），BaSO₄與C反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，利用C和空氣中的O₂反應(yīng)放熱來(lái)維持反應(yīng)所需的高溫．

Answer 1

分析 本題以BaSO₄制備BaCl₂的工藝流程為載體，考查了利用鹽類水解解釋Na₂S水溶液顯堿性的原因、運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算以及根據(jù)平衡移動(dòng)的理論探究增加空氣的量是為了促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，提高產(chǎn)量，據(jù)此可作答；
（1）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主；
（2）利用蓋斯定律計(jì)算；
（3）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）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^-，故答案為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；
（2）已知BaSO₄（s）+4C（s ）$\stackrel{高溫}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol，
利用蓋斯定律將①-2×②可得BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高溫}{?}$2CO₂（g）+BaS（s）
△H₃=（+571.2kJ/mol）-2×（+172.5kJ/mol）=+226.2kJ/mol，
故答案為：+226.2；
（3）加入過量碳有利于硫酸鋇充分反應(yīng)，題中反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，所以生成需要提供能量才能完成，本生產(chǎn)可以借助過量的碳和氧氣燃燒為生產(chǎn)提供能量，維持高溫條件，故答案為：使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）；硫酸鋇和碳反應(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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)的制備方案的涉及以及電解原理等知識(shí)，注意電解中最關(guān)鍵的是準(zhǔn)確判斷出電極上離子的放電順序．在判斷電解產(chǎn)物時(shí)，首先判斷陽(yáng)極電極材料．如果是活性電極，則電極本身失去電子．如果是惰性電極，則溶液中的陰離子失去電子．而陰極是溶液中的陽(yáng)離子得到電子，所以需要熟練記住常見離子的放電順序