Question

工业上制备BaCl₂的工艺流程图如下，某研究小组在实验室用重晶石（主要成分为BaSO₄）对上述工业过程进行了模拟实验．

（1）步骤①中BaSO₄与碳在高温下反应，每1mol碳生成CO需要吸收142.8kJ的热量，此反应的热化学方程式为

 

．
（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，

c(Br-)

c(Cl-)

=

 

．
【已知：Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10】
（3）在实验室中BaCl2的重要用途之一是检验SO₄^2-，要检验某无色溶液中含有SO₄^2- 的操作方法是：取少量样品，先加入足量的

 

（填试剂名称），无明显现象，再滴加少量

 

（填试剂名称），若有白色沉淀产生，说明含有SO₄^2-．
（4）将SO₂通入BaCl₂溶液至饱和，未见有沉淀，继续通入另一种气体有沉淀生成，则后通入的气体不可能是

 

．
A．NH₃          B．NO₂　　　    C．CO₂　　        D．H₂S
（5）若NaOH溶液吸收H₂S气体生成等物质的量的Na₂S和NaHS，则溶液中阴离子浓度由大到小的顺序为

 

．
（6）将pH=1的稀硫酸慢慢加入一定量的BaCl₂的溶液中，恰好使Ba²⁺沉淀完全，此时混合溶液的体积为100mL，且混合溶液的pH=2，则原BaCl₂溶液中Cl^-的浓度为

 

mol/L．（保留小数点后三位）

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护,热化学方程式,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算,物质的分离、提纯和除杂

专题：基本概念与基本理论,元素及其化合物

分析：（1）先写出方程式，再根据物质的量之比等于热量比求出反应热；
（2）当两种沉淀共存时，溶液是AgCl和AgBr的饱和溶液，溶液中

C(Br -)

C(Cl -)

=

Ksp(AgBr)

Ksp(AgCl)

，依此计算；
（3）检验SO₄^2- 的操作方法是：取少量样品，先加入足量的稀盐酸，无明显现象，再滴加少量氯化钡，若有白色沉淀产生，说明含有SO₄^2-．
（4）SO₂气体通入BaCl₂溶液中，未见白色沉淀，不发生反应，继续通入另一种气体立即产生沉淀，沉淀可能为硫酸钡或亚硫酸钡，也可能为S，则气体具有氧化性或碱性等，以此来解答．
（5）Na₂S和NaHS的混合溶液显碱性，NaHS以水解为主，据此判断；
（6）反应的整个过程中，H⁺没参加反应，所以前后的H⁺物质的量没变，导致pH变化的原因是体积的变化，根据PH的定义，结合体积的变化情况来计算．

解答： 解：（1）BaSO₄与碳在高温下反应的方程式为：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（g）+BaS（s），每1mol碳生成CO需要吸收142.8kJ的热量，所以△H=+571.2kJ/mol，此反应的热化学方程为：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（g）+BaS（s）△H=+571.2kJ/mol，
故答案为：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（g）+BaS（s）△H=+571.2kJ/mol；
（2）当两种沉淀共存时，溶液中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 -)

=

Ksp(AgBr)

Ksp(AgCl)

=

5.4×10 -13

2.0×10 -10

=2.7×10^-3，
故答案为：2.7×10^-3；
（3）检验SO₄^2- 的操作方法是：取少量样品，先加入足量的稀盐酸，无明显现象，再滴加少量氯化钡，若有白色沉淀产生，说明含有SO₄^2-．
故答案为：稀盐酸；氯化钡；
（4）A．氨气与二氧化硫发生反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与钡离子结合生成亚硫酸钡沉淀，故A不选；
B．二氧化氮通入溶液中生成硝酸，硝酸氧化二氧化硫反应生成硫酸根离子，与钡离子结合生成硫酸钡沉淀，故B不选；
C．二氧化碳、二氧化硫与氯化钡均不反应，不能生成沉淀，故C选；
D．二氧化硫与硫化氢发生氧化还原反应生成S沉淀，故D不选；
故选C．
（5）Na₂S和NaHS的混合溶液显碱性即c（OH^-）＞c（H⁺），NaHS以水解为主，则c（HS^-）＞c（S^2-），所以溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），所以阴离子的浓度由大到小的顺序为c（HS^-）＞c（S^2-）＞c（OH^-），故答案为：c（HS^-）＞c（S^2-）＞c（OH^-）；
（6）将pH=1的稀硫酸慢慢加入一定量的BaCl₂的溶液中，恰好使Ba²⁺沉淀完全，发生的是硫酸根和钡离子之间的反应，反应的整个过程中，H⁺没参加反应，所以前后的H⁺物质的量没变，导致pH变化的原因是体积的变化，则反应后H⁺的浓度是0.01mol/L，稀硫酸pH=1，故反应的稀硫酸为10ml，而SO₄^2-的浓度是0.005 mol/L，
故Ba²⁺的物质的量等于SO₄^2-的物质的量，为0.0005mol，所以Cl^-的物质的量是0.001mol，BaCl₂溶液为100mL-10mL=90mL，原BaCl₂溶液中Cl^-的浓度=

0.001mol

0.09L

=0.011mol/L，故答案为：0.011．

点评：本题为涉及热化学方程式的书写、溶度积的有关计算、元素化合物知识、离子浓度的比较等知识点，题量大，计算量较大，是对学生心理素质的考验，题目难度较高．