Question

5．工业上制备BaCl₂的工艺流程图如图：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO₄）对工业过程进行模拟实验．查表得
BaSO₄（s）+4C（s） $\stackrel{高温}{?}$ 4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s） $\stackrel{高温}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226kJ•mol^-1     ②
（1）反应C（s）+CO₂（g） $\stackrel{高温}{?}$ 2CO（g）的△H=+172.5kJ•mol^-1．
（2）气体用过量NaOH溶液吸收，得到Na₂S，在Na₂S水溶液中c（Na⁺）与c（S^-2）的关系是C．（填字母）
A．c（Na⁺）=2c（S^2-）   B．c（Na⁺）＜2c（S^2-）
C．c（Na⁺）＞2c（S^2-）        D.2c（Na⁺）＞c（S^2-）
（3）向AgNO₃溶液中加入BaCl₂和KBr，当两种沉淀共存时，$\frac{c（B{r}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=2.7×10^-3．
[K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgCl）=2.0×10^-10]
（4）常温常压下，空气中的CO₂溶于水达到平衡时，溶液的pH=5.6，溶液中 c（H₂CO₃）=l.5×10^-5mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃ HCO₃^-+H⁺ 的平衡常数K₁=4.17×10^-7．（保留两位有效数字）（已知：10^-5.60=2.5×10^-6）

Answer 1

分析 实验室用重晶石（主要成分BaSO₄）加入碳高温反应得到BsS，溶于盐酸生成氯化钡溶液和硫化氢气体，BaCl₂溶液蒸发浓缩，结晶析出过滤得到晶体，
（1）利用盖斯定律及已知热化学方程式计算该反应的焓变．
（2）Na₂S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主，据此判断溶液中离子浓度大小；
（3）根据溶度积常数计算$\frac{c（Br{\;}^{-}）}{c（Cl{\;}^{-}）}$；
（4）电离平衡常数指弱电解质在一定条件下电离达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度系数次幂的乘积，与溶液中未电离分子的浓度系数次幂的乘积的比值，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（HCO{{\;}_{3}}^{-}）}{c（H{\;}_{2}CO{\;}_{3}）}$，据此计算；

解答 解：（1）BaSO₄（s）+4C（s） $\stackrel{高温}{?}$ 4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1 ①
BaSO₄（s）+2C（s） $\stackrel{高温}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1 ②

根据盖斯定律$\frac{①-②}{2}$可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO（g）△H=$\frac{571.2kJ•mol{\;}^{-1}-226.2kJ•mol{\;}^{-1}}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，
故答案为：+172.5；
（2）Na₂S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主，第一步水解生成离子HS^-，第二步水解生成H₂S，水解的离子方程式分别为S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，所以溶液中各离子浓度大小关系是c（Na⁺）＞2c（S^2-），故选C；
（3）当两种沉淀共存时，Ag⁺离子浓度相同，根据溶度积常数计算，c（Br^-）=$\frac{Ksp（AgBr）}{c（Ag{\;}^{+}）}$，c（Cl^-）=$\frac{Ksp（AgCl）}{c（Ag{\;}^{+}）}$，则$\frac{c（Br{\;}^{-}）}{c（Cl{\;}^{-}）}$=$\frac{5.4×10{\;}^{-13}}{2.0×10{\;}^{-10}}$=2.7×10^-3，
故答案为：2.7×10^-3；
（4）H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数K₁=$\frac{c（H{\;}^{+}）c（HCO{\;}_{3}{\;}^{-}）}{c（H{\;}_{2}CO{\;}_{3}）}$，c（H⁺）=c（HCO₃^-）=2.5×10^-6mol/L，
c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol L，所以K₁=4.17×10^-7，
故答案为：4.17×10^-7．

点评 本题考查盖斯定律在反应热中的计算、难溶物溶度积的计算、电离平衡常数的计算，题目难度中等，试题较为综合，涉及盐类的水解、难溶电解质的溶解平衡、反应热的计算等知识，注意掌握盖斯定律的内容及应用方法，明确溶度积的概念、盐的水解原理，试题培养了学生的灵活应用能力．