Question

硫化钠是重要的工业原料。
（1）高温时，等物质的量甲烷与硫酸钠在催化剂作用下恰好完全反应，制得硫化钠。反应的化学方程式为__________________。
（2）甲同学往某Na₂S样品（含Na₂CO₃、Na₂SO₄杂质）溶液中加人少量BaS溶液，产生白色沉淀，过滤，向滤渣中加人过量盐酸，沉淀完全溶解。由此得出结论：相同温度下，K_sp(BaCO₃)<K_sp(BaSO₄)。
①沉淀溶于盐酸的离子方程式是__________________。
②仅由上述实验无法判断K_sp(BaCO₃)与K_sp(BaSO₄)的大小关系，理由是______。
（3）利用Na₂S为沉淀剂由锌灰可制得ZnS。锌灰经稀硫酸浸取后所得浸取液含Zn²⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Fe²⁺_, Fe³⁺等，由该浸取液制备ZnS的工艺流程如下图所示。

①步骤（i）所得滤渣中含有铝元素的物质为______（填化学式）。
②步骤（ii）所加ZnO的作用为____________。
③步骤（iii）中得到Cd单质的离子方程式为____________。

Answer 1

（15分）
（1）CH₄+Na₂SO₄Na₂S+CO₂+2H₂O（3分）
（2）BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O（3分）
沉淀的形成除了与K_sp有关外，还与溶液中沉淀组分的离子浓度大小有关（或其他合理答案）（2分）
（3）①Al(OH)₃（2分）
②调节溶液的pH，使Fe³⁺形成Fe(OH)₃沉淀（2分）
③Cd²⁺+Zn=Cd+Zn²⁺（3分）

试题分析：（1）、硫酸钠变为硫化钠时，硫元素由+6价降为—2价，由此推断甲烷中碳元素的化合价升高，由—4价升为+4价，生成CO₂，根据最小公倍数法配平可得反应式CH₄+Na₂SO₄Na₂S+CO₂+2H₂O；（2）、Na₂CO₃、Na₂SO₄与BaS溶液均能反应生成白色的沉淀，但是BaCO₃能溶于盐酸，反应式为BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，而BaSO₄不溶于盐酸，但是不能说明K_sp(BaCO₃)<K_sp(BaSO₄)，因为沉淀的形成除了与K_sp有关外，还与溶液中沉淀组分的离子浓度大小有关（或其他合理答案）；（3）、①pH=5时，Al³⁺几乎完全沉淀，则步骤（i）所得滤渣含有铝元素的物质为Al(OH)₃；②步骤（ii）所加H₂O₂/H⁺的目的可以使Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，所加ZnO固体可以消耗溶液中的H⁺，减小H⁺浓度，使Fe³⁺彻底水解为Fe(OH)₃沉淀，从而除铁；③步骤（iii）所加Zn能还原Cd²⁺，反应式为Cd²⁺+Zn=Cd+Zn²⁺，从而除镉。