题目内容

5．硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业．生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na2SO4）-炭粉还原法，其流程示意图如图1：

（1）上述流程中若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为3Na2SO4+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na2S+4CO2↑+4CO↑．
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是热水会促进Na2S水解，而稀碱液能抑制Na2S水解．
（3）皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，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）有关（如图2所示）．为使除汞效果最佳，应控制的条件是x=12、pH介于9～10之间．
（4）取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌．若   反应后测得溶液的pH=4，则此时溶液中c（ S2-）=4.0×10-36mol/L（保留两位有效数字）．（已知：CuS、Cu（OH）2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20）

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）根据通过信息确定反应物、生成物，然后根据“产生等物质的量的CO和CO2”及化合价变化相等写出反应的化学方程式；
（2）依据硫化钠溶液中硫离子水解显碱性的水解平衡影响因素分析判断；
（3）依据图象中曲线分析汞去除率最佳PH和x的取值；
（4）常温时CuS、Cu（OH）2的Ksp，依据溶度积常数计算得到，依据溶液PH计算溶液中铜离子浓度，依据CuS的Ksp计算得到硫离子的浓度．

解答 解：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\;}}{\;}$3Na2S+4CO2↑+4CO↑，由于硫离子水解，则用稀碱溶液浸泡煅烧产物得硫化钠溶液，通过精制获得硫化钠晶体，
（1）根据题干信息，硫酸钠与碳反应生成等物质的量的CO和CO2，C元素化合价从0价被氧化成+4、+2价，化合价升高至少为：（4-0）+（2-0）=6，硫酸钠中+6价S元素被还原为-2价，化合价降低了8价，则化合价变化的最小公倍数为24，则硫酸钠的系数为3，一氧化碳、二氧化碳的系数为4，然后根据质量守恒定律配平，配平后的化学方程式为：3Na2SO4+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na2S+4CO2↑+4CO↑，
故答案为：3Na2SO4+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na2S+4CO2↑+4CO↑；
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，硫化钠溶液中硫离子水解显碱性，水解过程是吸热反应，加热促进水解进行，稀碱溶液能起到抑制水解的作用，
故答案为：热水会促进Na2S水解，而稀碱液能抑制Na2S水解；
（3）依据图象中曲线分析，汞去除率最佳PH和x的取值是x=12 pH介于9～10之间时汞的去除率最大，接近100%，
故答案为：x=12； pH介于9～10之间；
（4）取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌，若反应后测得溶液的pH=4，c（OH-）=10-10mol/L，
常温时CuS、Cu（OH）2的Ksp分别为8.8×10-36、2.2×10-20，
根据氢氧化铜的溶度积可得：Ksp=c（Cu2+）×c2（OH-）=2.2×10-20，解得：c（Cu2+）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{-10}）^{2}}$mol/L=2.2mol/L，
根据硫化铜的溶度积可得：Ksp=c（Cu2+）c（S2-）=8.8×10-36，
则此时溶液中c（ S2-）=$\frac{8.8×1{0}^{-36}}{2.2}$mol/L=4.0×10-36mol/L，
故答案为：4.0×10-36mol/L．

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，题目难度中等．

练习册系列答案
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