Question

1．
工业生产Na₂S常用方法是：无水芒硝（Na₂SO₄）一碳还原法，其流程示意图如图1．
（1）若煅烧阶段所得气体为等物质的量CO和CO₂．写出煅烧时发生的总反应方程式：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）用碱液浸出产品比用热水更好，理由是：热水能促进Na₂S水解，而稀碱可抑制Na₂S水解；
（3）废水中汞常用硫化钠除去，汞的除去率与溶液pH和硫化钠实际用量与理论用量比值X的关系如图2所示．为使除汞达到最佳效果，应控制条件是pH介于9～10之间，x=12．
（4）取Na₂S（含少量NaOH），加人到CuSO₄溶液中，充分搅拌，若反应后溶液pH=4，此时溶液中c（S ^2-）=4.0×10^-36 mol/L；（保留2位有效数字）（已知：CuS K_sp=8.8×10^-36；Cu（OH）₂ K_sp=2.2×10^-20）
（5）纳米Cu₂O常用电解法制备，制备过程用铜棒和石墨棒作电极，Cu（NO₃）₂作电解液．电解生成Cu₂O应在阴极；该电极pH将降低（填“升高”，“不变”或“降低”），用电极方程式解释pH发生变化的原因：2Cu²⁺+2e^-+H₂O=Cu₂O↓+2H⁺．

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{\;\;△\;\;}}{\;}$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）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；
（4）根据Cu（OH）₂溶度积可求得c（Cu²⁺），代入CuS的溶度积求得c（S^2-）；
（5）Cu由+2价变为+1价，得电子，在阴极生成，反应式为：2Cu²⁺+2e^-+H₂O=Cu₂O↓+2H⁺．

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{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）Na₂S是强碱弱酸盐，水解后溶液显碱性，加热会促进S^2-水解，而加碱则可以抑制其水解；
故答案为：热水能促进Na₂S水解，而稀碱可抑制Na₂S水解；
（3）硫化钠实际用量与理论用量比值x越小、汞除去率越高，最佳效果，由图象可知当pH介于9～10时，x=12时汞的除去率最大；
故答案为：pH介于9～10之间，x=12；
（4）溶液pH=4，则溶液中c（OH^-）=10^-10 mol/L，根据Cu（OH）₂溶度积可得c（Cu²⁺）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{-10}）^{2}}$mol/L=2.2 mol/L，代入CuS的溶度积可得c（S^2-）=$\frac{8.8×1{0}^{-36}}{2.2}$mol/L=4.0×10^-36 mol/L；
故答案为：4.0×10^-36 mol/L；
（5）电解生成Cu₂O，Cu元素由+2价变为+1价，得电子，发生还原反应，则Cu₂O在阴极生成，发生电极反应式为：2Cu²⁺+2e^-+H₂O=Cu₂O↓+2H⁺，由于反应中有H⁺生成，所以溶液的pH降低；
故答案为：阴极；降低；2Cu²⁺+2e^-+H₂O=Cu₂O↓+2H⁺．

点评 本题是对化学与技术的考查，涉及常见化学工业、对操作的分析评价、对条件的控制、溶度积计算、电解原理等，侧重考查学生理论联系实际的能力、阅读获取信息的能力、知识迁移应用，难度中等．