Question

12．无水芒硝（Na₂SO₄）是重要的工业原料，具有十分广泛的用途．回答下列问题：
Ⅰ．无水芒硝制备Na₂S的流程如图（a）所示：

（1）若煅烧时，生成气体为物质的量之比1：1的CO和CO₂，则发生反应的化学方程式为3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑．
（2）用稀碱液浸取比用热水好，理由为热水能促进Na₂S水解，而稀碱可抑制Na₂S水解．
（3）进行过滤操作时，玻璃棒的作用为引流．
（4）Na₂S常用于除去皮革工业废水中的汞，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的实际用量与理论用量的比值）的关系如图（b）所示．为使除汞效果最佳，应控制的条件x=12；pH的范围为9～10之间．
（5）25℃时，Ksp（HgS）=1.6×10^-52．该温度下，0.1mol•L^-1的Na₂S溶液中，HgS的溶解度为3.728×10^-50g．（假设溶液密度ρ=1.0g•mL^-1）
Ⅱ．无水芒硝制备Na₂S₂O₃．
（6）第一步：一定条件下，将H₂S通入芒硝溶液中，生成Na₂SO₃和S；第二步：Na₂SO₃和S粉反应生成Na₂S₂O₃；第三步：分离提纯．
①第一步反应的离子方程式为2H₂S+SO₄^2-+4H⁺═3S↓+4H₂O．
②用第三步所得Na₂S₂O₃配制成0.01000mol•L^-1标准液，滴定25.00mL碘水．滴定时，所用指示剂的名称为淀粉；若滴定时平均消耗标准液的体积为10.00mL，发生的反应为2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，则该碘水中I₂的含量为5.08×10^-4g•mL^-1．

Answer 1

分析 根据图1可知，制备硫化钠晶体的流程为：无水芒硝（Na₂SO₄）与碳在高温煅烧反应：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫离子水解，则用稀碱溶液浸泡抑制硫离子水解，通过精制获得硫化钠晶体，
（1）煅烧中得到等物质的量的CO和CO₂，S元素被还原得到Na₂S；
（2）热水促进硫化钠水解，用碱液抑制硫化钠水解；
（3）过滤操作时，玻璃棒的作用为引流；
（4）硫化钠实际用量与理论用量比值x越小、汞除去率越高，最佳效果；
（5）据K_sp（HgS）=1.6×10^-52，c（S^2-）=1×10^-5mol/L计算可求得c（Hg²⁺），进而确定HgS的溶解度；
（6）①H₂S通入Na₂SO₄溶液中，生成Na₂SO₃和S，根据元素守恒书写离子方程式；
②根据碘与淀粉显蓝色，选择指示剂，根据Na₂S₂O₃的物质的量，结合2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，计算碘的物质的量，碘水中I₂的含量．

解答 解：（1）煅烧中得到等物质的量的CO和CO₂，S元素被还原得到Na₂S，反应方程式为：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
故答案为：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）Na₂S是强碱弱酸盐，水解后溶液显碱性，加热会促进S^2-水解，而加碱则可以抑制其水解，
故答案为：热水能促进Na₂S水解，而稀碱可抑制Na₂S水解；
（3）进行过滤操作时，玻璃棒的作用为引流；
故答案为：玻璃棒的作用为引流；
（4）硫化钠实际用量与理论用量比值x越小、汞除去率越高，最佳效果，由图象可知当pH介于9～10时，x=12时汞的除去率最大，
故答案为：12；9～10之间；
（5）据K_sp（HgS）=1.6×10^-52，c（S^2-）=0.1mol/L计算可求得c（Hg²⁺）=1.6×10^-51mol/L，所以HgS溶解度为1.6×10^-51×（32+201）×$\frac{100}{1000}$g=3.728×10^-50g，
故答案为：3.728×10^-50g；
（6）①H₂S通入Na₂SO₄溶液中，生成Na₂SO₃和S，反应的离子方程式为2H₂S+SO₄^2-+4H⁺═3S↓+4H₂O，
故答案为：2H₂S+SO₄^2-+4H⁺═3S↓+4H₂O；
②根据碘与淀粉显蓝色，所以选择淀粉作指示剂，根据题意，Na₂S₂O₃的物质的量为0.01000mol•L^-1×10.00mL=1.0×10^-4 mol，结合2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，可知碘的物质的量为5.0×10^-5 mol，所以碘水中I₂的含量为$\frac{5.0×10{\;}^{-5}mol×254g/mol}{0.025L}$=5.08×10^-4 g•mL^-1，
故答案为：淀粉；5.08×10^-4．

点评 本题考查了物质制备、电解原理及其应用等知识，题目难度中等，试题涉及物质制备原理、化学方程式书写方法、电解原理及电极反应式的书写、溶度积常数的计算等，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力，是一道质量较好的题目．