Question

12．研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义

（1）25℃，在0.10mol•L^-1HA溶液中，通入HCl气体或加入Na〇H固体以调节 溶液PH，溶液pH与c（S^2-）关系如图1（忽略溶液体积的变化、H₂S的挥发）．
①pH=11 时，溶液中的 c（H₂S）+c（HS-）=0.0987 mol•L^-1．（保留3位有效数字）
②某溶液含0.010mol•L^-1 Fe²⁺、未知浓度的Mn²⁺和0.10mol•L^-1H₂S，当溶液pH=2   时，Fe²⁺开始沉淀；当Mn²⁺开始沉淀时，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=2.0×10⁶．
[已知：Ksp（FeS）=1.4X10^-19，Ksp（MnS）=2.8×10^-13]
（2）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题．由硫化氢获得硫单质有多种方法．其中一种是将烧碱吸收H₂S后的溶液加入到如图2所示的电解池 的阳极区进行电解．请写出阳极的电极反应式S^2--2e^-═S，同时阳极区还发生（n-1）S+S^2-═S_n^2-．电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化，产生淡黄色浑浊，其离子方程式为S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑．
（3）25℃，两种酸的电离平衡常数如表．

	Ka	Ka2
H2S03	1.3×10-2	6.3×10-8
H2C03	4.2×10-7	5.6×10-11

实验室常用饱和NaHC0₃溶液除去C0₂中少量的S0₂，请写出S0₂和NaHC0₃溶液反应的主要离子方程式SO₂+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）①pH=11时，c（S^2-）=1.3×10^-3mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根据硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1；
②当Qc=K_sp（FeS）时开始沉淀，由此求出硫离子的浓度，结合图象得出此时的pH；当Qc=K_sp（MnS）时开始沉淀，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（FeS）}$；
（2）由图可知，右侧H得到电子生成氢气，则右侧为阴极，阳极上S_n^2-和氢离子反应生成S单质，S元素失电子发生氧化反应，同时S元素得电子生成H₂S；
（3）由表可知H₂SO₃的二级电离小于H₂CO₃的一级电离，则酸性强弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，据此书写反应的主要离子方程式．

解答 解：（1）①pH=13时，c（S^2-）=1.3×10^-3mol/L，在0.10mol•L^-1H₂S溶液中根据硫守恒c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）=0.10mol•L^-1，所以c（H₂S）+c（HS^-）=0.1-1.3×10^-3=0.0987mol/L，故答案为：0.0987；
②当Qc=K_sp（FeS）时开始沉淀c（S^2-）=$\frac{1.4×1{0}^{-19}}{0.010mol/L}$=1.4×10^-17mol/L，图象中分析可知此时PH=2，
当Qc=K_sp（MnS）时开始沉淀，溶液中$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（F{e}^{2+}）}$$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（FeS）}$=$\frac{2.8×1{0}^{-13}}{1.4×1{0}^{-19}}$=2.0×10⁶，
故答案为：2；2.0×10⁶；
（2）①阳极上硫离子放电，电极反应式为S^2--2e^-═S，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：S^2--2e^-═S；
②电解后阳极区离子为S_n^2-，酸性条件下，S_n^2-和氢离子反应生成S单质，S元素失电子发生氧化反应生成S单质，同时S元素得电子生成H₂S，反应方程式为S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑，故答案为：S_n^2-+2H⁺=（n-1）S↓+H₂S↑；
（3）由表可知H₂SO₃的二级电离小于H₂CO₃的一级电离，所以酸性强弱H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-，所以反应的主要离子方程式为：SO₂+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑，而不是为SO₂+2HCO₃^-=SO₃^2-+2CO₂↑+H₂O．
故答案为：SO₂+HCO₃^-=HSO₃^-+CO₂↑．

点评 本题考查了离子浓度大小比较、难溶物溶度积的计算、电解池电极反应书写、电离平衡常数大小比较和应用，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答关键，注意掌握难溶物溶度积的含义及应用方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．