Question

10．硫酸盐在生产生活中有广泛应用．
Ⅰ．工业上以重晶石（主要成分BaSO₄）为原料制备BaCl₂，其工艺流程示意图如下：

某研究小组查阅资料得：
BaSO₄（s）+4C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）；△H₁=+571.2kJ•mol^-1       ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO₂（g）+BaS（s）；△H₂=+226.2kJ•mol^-1      ②
（1）用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠．该反应的离子方程式是：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O．
S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；HS^-+H₂O?H₂S+OH^-
（2）反应C（s）+CO₂（g）═2CO（g）的△H=+172.5 kJ•mol^-1 ．
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的有两个：
①从原料角度看，使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量）；
②从能量角度看，①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．
（4）该小组同学想对BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡做进一步研究，查资料发现在某温度时BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如1图所示．该小组同学提出以下四种观点：
①当向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺使SO₄^2-沉淀完全，则此时SO₄^2-在溶液中的浓度为0
②加入Na₂SO₄可以使溶液由a点变到b点
③通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
④d点无BaSO₄沉淀生成其中正确的是④（填序号）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）硫化氢和氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和水；
（2）根据盖斯定律书写BaSO₄（s）+4C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\frac{\underline{\;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；
（3）加入过量C可提高冰晶石的转化率，同时维持反应进行；
（4）①难溶电解质溶液中存在电离平衡；
②加人Na₂SO₄后平衡逆向移动，但仍在线上移动；
③蒸发使离子浓度增大，d点不可能到c点；
④d点表示Qc＜K_sp，溶液不饱和．

解答 解：Ⅰ．（1）硫化氢和氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和水，离子反应方程式为：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O，
故答案为：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O；
（2）BaSO₄（s）+4C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ•mol^-1    ②
将以上两个热化学方程式相减，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO（g）△H=$\frac{571.2KJ/mol-226KJ/mol}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，
故答案为：+172.5 kJ•mol^-1 ；
（3）加入过量C使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），可提高冰晶石的转化率，
故答案为：使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量）；
（4）①当向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺使SO₄^2-沉淀完全，此时溶液中还有部分硫酸钡，硫酸钡是强电解质，完全电离，所以溶液中硫酸根离子浓度不是0，故①错误；
②硫酸钡溶液中存在着溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入Na₂SO₄，会增大c（SO₄^2-），平衡左移，c（Ba²⁺）应降低，故②错误；
③d点时溶液不饱和，蒸发溶剂水，c（SO₄^2-）、c（Ba²⁺）均增大，故③错误；
④d点表示Qc＜K_sp，溶液不饱和，不会有沉淀析出，故④正确；
故选④，
故答案为：④．

点评 本题考查了原电池原理、难溶物的溶解平衡、盖斯定律等知识点，注意原电池中离子的移动方向、难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点，题目难度中等．