Question

2．硫化钠俗称臭碱，在染料工业中用于生产硫化染料，工业上采用煤粉还原法来制备硫化钠，流程如图．

完成下列填空：
（1）将硫酸钠与磨碎的煤粉混合均匀，高温进行煅烧，若煅烧所得气体是分子个数比为1：1的两种碳的氧化物，写出煅烧时发生的化学反应方程式8C+3Na₂SO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO↑+4CO₂↑．
（2）用稀碱作为浸泡液浸取硫化钠，然后依次经过过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫化钠晶体．
（3）煤粉还原法的优点是工艺简单，原料价廉．煤粉还原法的缺点是能耗高、污染重．
（4）请用化学方程式表示另一种制备Na₂S的方法2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O．
（5）某同学在实验室探究硫化钠与氯化铁的实验，产物受溶液的酸碱性以及反应物的量影响．
①向2mL盐酸酸化的氯化铁溶液中加入少量的硫化钠溶液，观察到有淡黄色固体生成，写出该反应的离子反应方程式2Fe³⁺+S^2-=2Fe ²⁺+S↓．
②向2mL硫化钠溶液中加入少量氯化铁溶液，立即产生黑色沉淀，已知FeS与Fe₂S₃均为黑色难容与水的沉淀，请设计实验验证沉淀是FeS还是Fe₂S₃．

Answer 1

分析 工业上采用煤粉还原法来制备硫化钠，用过量的煤粉在高温下还原硫酸钠生成碳的氧化物和硫化钠，用稀碱溶液浸泡，再过滤，滤渣中含有未反应的煤粉可循环利用，滤液为硫化钠溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫化钠晶体，
（1）硫酸钠与碳反应生成硫化钠和两种碳的氧化物为CO和CO₂，根据元素守恒和电子得失守恒书写化学反应方程式；
（2）从硫化钠溶液中获得硫化钠晶体，可以依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到；
（3）根据反应原理可知，煤粉还原法中需要高温，反应后产生CO有毒；
（4）制备Na₂S也可以用氢氧化钠溶液和硫化氢气体发生中和反应；
（5）①向盐酸酸化的氯化铁溶液中加入少量的硫化钠溶液，铁离子能氧化硫离子生成硫单质和亚铁离子，所以观察到有淡黄色固体生成，根据电荷守恒和元素守恒书写反应的离子方程式；
②产生黑色沉淀可能为FeS或Fe₂S₃，根据①可知在，Fe₂S₃中加盐酸，铁离子与硫离子会发生氧化还原反应，有硫产生，而FeS中加入盐酸没有沉淀生成，据此可验证沉淀是FeS还是Fe₂S₃；

解答 解：工业上采用煤粉还原法来制备硫化钠，用过量的煤粉在高温下还原硫酸钠生成碳的氧化物和硫化钠，用稀碱溶液浸泡，再过滤，滤渣中含有未反应的煤粉可循环利用，滤液为硫化钠溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫化钠晶体，
（1）硫酸钠与碳反应生成硫化钠和两种碳的氧化物为CO和CO₂，化学反应方程式为8C+3Na₂SO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO↑+4CO₂↑，
故答案为：8C+3Na₂SO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO↑+4CO₂↑；
（2）从硫化钠溶液中获得硫化钠晶体，可以依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（3）根据反应原理可知，煤粉还原法中需要高温，能耗高，反应后产生CO有毒，污染环境，
故答案为：能耗高、污染重；
（4）制备Na₂S也可以用氢氧化钠溶液和硫化氢气体发生中和反应，反应方程式为2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，
故答案为：2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O；
（5）①向盐酸酸化的氯化铁溶液中加入少量的硫化钠溶液，铁离子能氧化硫离子生成硫单质和亚铁离子，所以观察到有淡黄色固体生成，反应的离子方程式2Fe³⁺+S^2-=2Fe ²⁺+S↓，
故答案为：2Fe³⁺+S^2-=2Fe ²⁺+S↓；
②产生黑色沉淀可能为FeS或Fe₂S₃，根据①可知在，Fe₂S₃中加盐酸，铁离子与硫离子会发生氧化还原反应，有硫产生，而FeS中加入盐酸没有沉淀生成，所以验证沉淀是FeS还是Fe₂S₃，实验操作为：在黑色沉淀中加入盐酸，如果溶液中出现淡黄色固体，则该沉淀物是Fe₂S₃，若无黄色沉淀出现，则是FeS，
故答案为：在黑色沉淀中加入盐酸，如果溶液中出现淡黄色固体，则该沉淀物是Fe₂S₃，若无黄色沉淀出现，则是FeS．

点评 本题以制备硫化钠为载体，涉及实验基本操作、氧化还原反应、实验方案设计，是对基础知识的综合应用，对学生综合能力有一定的要求，题目难度中等．