Question

工业上制备BaCl₂的工艺流程图如图：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO₄）对工业过程进行模拟实验．
查表得：BaSO₄（s）+4C（s）

高温

4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ?mol^-1   ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高温

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ?mol^-1   ②
（1）①制备BaCl₂的工艺流程图中气体A用过量NaOH溶液吸收，得到硫化钠．Na₂S水解的离子方程式为：

S^2-+H₂OHS^-+OH^-；HS^-+H₂OH₂S+OH^-

②常温下，相同浓度的Na₂S和NaHS溶液中，下列说法正确的是：

A、D、E

（填字母）
A．Na₂S溶液的pH比NaHS溶液pH大
B．两溶液中含有的离子种类不同
C．两溶液中滴入同体积同浓度的盐酸，产生气体速率相等
D．两溶液中加入NaOH固体，c（S^2-）都增大
E．NaHS溶液中：c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c （H⁺）＞c（S^2-）
（2）向BaCl₂溶液中加入AgNO₃和KBr，当两种沉淀共存时，

c(Br-)

c(Cr-)

=

2.7×10^-3

．
[已知：K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgCl）=2.0×10^-10]
（3）反应C（s）+CO₂（g）

高温

2CO（g）的△H=

+172.5kJ?mol^-1

（4）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是：①

使BaSO₄得到充分的还原

；②

①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温

．

Answer 1

分析：（1）①Na₂S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主；
②A．Na₂S的水解程度比NaHS大；
B．根据水解方程和电离方程可知两溶液中含有的离子种类相同；
C．两溶液中滴入同体积同浓度的盐酸，NaHS产生气体速率快；
D．两溶液中加入NaOH固体，水解平衡逆移，c（S^2-）都增大
E．NaHS溶液显碱性，以水解为主；
（2）根据溶度积常数计算

c(Br-)

c(Cl-)

；
（3）利用盖斯定律计算反应热；
（4）加入过量C可提高冰晶石的转化率，同时维持反应进行．

解答：解：（1）Na₂S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主，第一步水解生成离子HS^-，第二步水解生成H₂S，水解的离子方程式分别为S^2-+H₂OHS^-+OH^-；
 HS^-+H₂OH₂S+OH^-，故答案为：S^2-+H₂OHS^-+OH^-； HS^-+H₂OH₂S+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正确；
B．根据水解方程S^2-+H₂OHS^-+OH^-； HS^-+H₂OH₂S+OH^-；和电离方程HS^-S^2-+H⁺；可知两溶液中含有的离子种类相同，故B错误；
C．两溶液中滴入同体积同浓度的盐酸，Na₂S+HCl=NaHS+NaCl；NaHS+HCl=H₂S↑+NaCl；所以NaHS产生气体速率快，故C错误；
D．两溶液中加入NaOH固体，水解平衡逆移，c（S^2-）都增大，故D正确；
E．NaHS溶液显碱性，以水解为主，c（OH^-）＞c（H⁺），所以c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（OH^-）＞c （H⁺）＞c（S^2-），故E正确；
故答案为：A、D、E；
（2）当两种沉淀共存时，Ag⁺离子浓度相同，根据溶度积常数计算，c（Br^-）=

Ksp(AgBr)

c(Ag+)

，c（Cl^-）=

Ksp(AgCl)

c(Ag+)

，则

c(Br-)

c(Cl-)

=

5.4×10-13

2.0×10-10

=2.7×10^-3．
故答案为：2.7×10^-3；
（3）利用盖斯定律求解：
BaSO₄（s）+4C（s）

高温  .

4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ?mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高温  .

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ?mol^-1    ②
将以上两个热化学方程式相减，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）

高温  .

2CO（g）△H=

571.2kJ?mol-1-226.2kJ?mol-1

2

=+172.5kJ?mol^-1，
故答案为：+172.5；
（4）加入过量C可提高冰晶石的转化率，以上反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，
故答案为：使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．

点评：本题考查较为综合，题目具有一定难度，涉及盐类的水解、难溶电解质的溶解平衡、反应热的计算等问题，本题注意溶度积常数的利用