题目内容
重晶石（BaSO4）难溶于水，要转化成BaCO3在制备其他含钡化合物，以重晶石（BaSO4）为原料制备过氧化钡及过氧化氢的流程如图1：
回答下列问题：
（1）煅烧还原的热化学方程式为：
有关的数据：Ba（s）+S（s）+2O2（g）═BaSO4（s）；△H=-1473.2kJ?mol-1
C（s）+
O2（g）═CO（g）；△H=-110.5kJ?mol-1
Ba（s）+S（s）═BaS（s）；△H=-460kJ?mol-1
（2）BaS不能存在于水中，BaS溶于水后，S元素主要以HS-的形式存在，用化学方程式表示其原因：
（3）气体B可进一步加工成为上述制取H2O2流程中的一种原料，该原料是
（4）通入A溶液中CO2的若含有O2，在生成的BaCO3中会混有BaSO4，所以通常增大溶液的pH以提高CO32-浓度，把BaSO4转化为BaCO3．若测得SO42-的浓度为1×10-4mol?L-1，则的CO32-的浓度需大于 才不至于生成BaSO4沉淀．已知Ksp（BaSO4）=1×10-10，Ksp（BaCO3）=2.5×10-9
（5）据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中，利用特殊电极材料以H2和O2为原料制取过氧化氢的新工艺．原理如图2所示，请写出甲电极的电极反应式： ．
回答下列问题：
（1）煅烧还原的热化学方程式为：
有关的数据：Ba（s）+S（s）+2O2（g）═BaSO4（s）；△H=-1473.2kJ?mol-1
C（s）+
| 1 |
| 2 |
Ba（s）+S（s）═BaS（s）；△H=-460kJ?mol-1
（2）BaS不能存在于水中，BaS溶于水后，S元素主要以HS-的形式存在，用化学方程式表示其原因：
（3）气体B可进一步加工成为上述制取H2O2流程中的一种原料，该原料是
（4）通入A溶液中CO2的若含有O2，在生成的BaCO3中会混有BaSO4，所以通常增大溶液的pH以提高CO32-浓度，把BaSO4转化为BaCO3．若测得SO42-的浓度为1×10-4mol?L-1，则的CO32-的浓度需大于
（5）据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中，利用特殊电极材料以H2和O2为原料制取过氧化氢的新工艺．原理如图2所示，请写出甲电极的电极反应式：
考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：（1）根据盖斯定律来回答计算；
（2）在溶液中，硫离子水解导致溶液显示碱性；
（3）BaS不能存在于水中，BaS溶于水后，S元素主要以HS-的形式存在，故溶液A中存在大量Ba2+和HS-，和H2O、CO2反应生成CaCO3、H2S气体，即气体B的主要成分为H2S气体，H2S气体可用来制造H2SO4；
（4）根据溶解平衡常数计算；
（5）电极方程式的书写：先写出反应物、产物、电子，根据电荷守恒写出H+，原子守恒配平．
（2）在溶液中，硫离子水解导致溶液显示碱性；
（3）BaS不能存在于水中，BaS溶于水后，S元素主要以HS-的形式存在，故溶液A中存在大量Ba2+和HS-，和H2O、CO2反应生成CaCO3、H2S气体，即气体B的主要成分为H2S气体，H2S气体可用来制造H2SO4；
（4）根据溶解平衡常数计算；
（5）电极方程式的书写：先写出反应物、产物、电子，根据电荷守恒写出H+，原子守恒配平．
解答：
解：（1）根据盖斯定律计算：已知热化方程式：①Ba（s）+S（s）+2O2（g）=BaSO4（s）△H=-1473.2kJ?mol-1
②C（s）+
O2（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol-1
③Ba（s）+S（s）=BaS（s）△H=-460kJ?mol-1，
由盖斯定律可知，4②-①+③得反应：BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g），所以BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）的反应热为：4×（-110.5kJ?mol-1）-（-1473.2kJ?mol-1）+（-460kJ?mol-1）=+571.2kJ?mol-1，故该热化学方程式为：BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol-1；
故答案为：BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol-1；
（2）在硫化钡中，硫离子水解而使得硫化钡显碱性，有碱Ba（OH）2生成，硫离子水解生成HS-，即2BaS+2H2O?Ba（OH）2+Ba（HS）2；
故答案为：2BaS+2H2O?Ba（OH）2+Ba（HS）2；
（3）BaS不能存在于水中，BaS溶于水后，S元素主要以HS-的形式存在，故溶液A中存在大量Ba2+和HS-，和H2O、CO2反应生成CaCO3、H2S气体，即气体B的主要成分为H2S气体，H2S气体可用来制造H2SO4；
故答案为：H2SO4；
（4）有BaSO4沉淀的溶液中：Ksp（BaSO4）=cC（Ba2+）?C（SO42-）=1×10-10，若测得SO42-的浓度为1×10-4mol?L-1，则：cC（Ba2+）=
=
=1×10-6mol?L-1，即该溶液中Ba2+的浓度为1×10-6mol?L-1，要生成BaCO3沉淀，需要满足cC（Ba2+）?C（CO32-）≥Ksp（BaCO3）=2.5×10-9
C（CO32-）≥
=
=2.5×10-3mol?L-1；
故答案为：2.5×10-3mol?L-1；
（5）据图2所示甲电极上消耗O2，生成H2O2，1molO2生成1molH2O2时失去2mol电子，电解质溶液为盐酸，酸性条件下，离子反应方程式为：2H++O2+2e-=H2O2；
故答案为：2H++O2+2e-=H2O2．
②C（s）+
| 1 |
| 2 |
③Ba（s）+S（s）=BaS（s）△H=-460kJ?mol-1，
由盖斯定律可知，4②-①+③得反应：BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g），所以BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）的反应热为：4×（-110.5kJ?mol-1）-（-1473.2kJ?mol-1）+（-460kJ?mol-1）=+571.2kJ?mol-1，故该热化学方程式为：BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol-1；
故答案为：BaSO4（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol-1；
（2）在硫化钡中，硫离子水解而使得硫化钡显碱性，有碱Ba（OH）2生成，硫离子水解生成HS-，即2BaS+2H2O?Ba（OH）2+Ba（HS）2；
故答案为：2BaS+2H2O?Ba（OH）2+Ba（HS）2；
（3）BaS不能存在于水中，BaS溶于水后，S元素主要以HS-的形式存在，故溶液A中存在大量Ba2+和HS-，和H2O、CO2反应生成CaCO3、H2S气体，即气体B的主要成分为H2S气体，H2S气体可用来制造H2SO4；
故答案为：H2SO4；
（4）有BaSO4沉淀的溶液中：Ksp（BaSO4）=cC（Ba2+）?C（SO42-）=1×10-10，若测得SO42-的浓度为1×10-4mol?L-1，则：cC（Ba2+）=
| Ksp(BaSO4) |
| C(SO42-) |
| 1×10-10 |
| 1×10-4 |
C（CO32-）≥
| Ksp(BaCO3) |
| C(Ba2+) |
| 2.5×10-9 |
| 1×10-6 |
故答案为：2.5×10-3mol?L-1；
（5）据图2所示甲电极上消耗O2，生成H2O2，1molO2生成1molH2O2时失去2mol电子，电解质溶液为盐酸，酸性条件下，离子反应方程式为：2H++O2+2e-=H2O2；
故答案为：2H++O2+2e-=H2O2．
点评：本题考查热化学方程式的书写、水解化学方程式书写、沉淀转化的有关知识以及电极方程式的书写等，侧重于对学生计算能力的考查，难度较大．
练习册系列答案
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| ||
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