Question

1．硫化鈉主要用于皮革、毛紡、高檔紙張、染料等行業(yè)．生產(chǎn)硫化鈉大多采用無水芒硝（Na₂SO₄）-炭粉還原法，其流程示意圖如圖1：

（1）上述流程中“堿浸”后，物質A必須經(jīng)過過濾、干燥（填寫操作名稱）處理后，方可“煅燒”；若煅燒所得氣體為等物質的量的CO和CO₂，寫出煅燒時發(fā)生的總的化學反應方程式為3Na₂SO₄+8C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑．
（2）上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，理由是熱水會促進Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解．
（3）取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分攪拌．若反應后測得溶液的pH=4，則此時溶液中c（ S^2-）=4×10^-36．（已知：常溫時CuS、Cu（OH）₂的K_sp分別為8.8×10^-36、2.2×10^-20）
（4）①皮革工業(yè)廢水中的汞常用硫化鈉除去，汞的去除率與溶液的pH和x（x代表硫化鈉的實際用量與理論用量的比值）有關（如圖2所示）．為使除汞效果最佳，應控制的條件是x=12、pH介于9～10之間．
②某毛紡廠廢水中含0.001 mol•L^-1的硫化鈉，與紙張漂白后的廢水（含0.002 mol•L^-1 NaClO）按1：2的體積比混合，能同時較好處理兩種廢水，處理后的廢水中所含的主要陰離子有SO₄^2-、Cl^-．

Answer 1

分析 根據(jù)圖1可知，制備硫化鈉晶體的流程為：無水芒硝（Na₂SO₄）與碳在高溫煅燒反應：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫離子水解，則用稀堿溶液浸泡抑制硫離子水解，通過精制獲得硫化鈉晶體，
（1）從獲得固體A的原混合物狀態(tài)分析操作方法，由于煅燒時加入過量的炭粉，且固體A可以分離并進行煅燒的應用分析A是什么物質；依據(jù)題干信息可知生成物中除含有硫化鈉外還含有一氧化碳和二氧化碳，以及兩種碳的氧化物分子個數(shù)比是1：1進行分析判斷即可；
（2）依據(jù)硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性的水解平衡影響因素分析判斷；
（3）常溫時CuS、Cu（OH）₂的Ksp，依據(jù)溶度積常數(shù)計算得到，依據(jù)溶液PH計算溶液中銅離子濃度，依據(jù)CuS的Ksp計算得到硫離子的濃度；
（4）①依據(jù)圖象中曲線分析，汞去除率最佳PH和x的取值；
②依據(jù)硫化鈉和次氯酸鈉在溶液中發(fā)生的氧化還原反應電子守恒計算分析判斷．

解答 解：（1）由于固體A是從液體中獲得，所以得到A的操作是過濾、干燥，由于煅燒時加入過量的炭粉，且固體A可以分離并進行煅燒的應用可知A是炭粉，化學式為C；從題干信息可知生成物中除含有硫化鈉外還含有一氧化碳和二氧化碳，而反應物是硫酸鈉和碳，根據(jù)煅燒時一氧化碳和二氧化碳的分子個數(shù)比是1：1，所以可設兩種氣體的化學計量數(shù)分別是1和1，可得該反應的方程式為：$\frac{3}{4}$Na₂SO₄+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$$\frac{3}{4}$Na₂S+1CO₂↑+1CO↑，該反應兩邊同乘以4所得的反應方程式為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，
故答案為：過濾、干燥；3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性，水解過程是吸熱反應，加熱促進水解進行，稀堿溶液能起到抑制水解的作用，
故答案為：熱水會促進Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解；
（3）取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分攪拌．若反應后測得溶液的pH=4，常溫時CuS、Cu（OH）₂的Ksp分別為8.8×10^-36、2.2×10^-20，
Ksp=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，c（Cu²⁺）=2.2mol/L，硫化銅中的Ksp=c（Cu²⁺）c（S^2-）=8.8×10^-36、計算得到c（S^2-）=4×10^-36mol/L，
故答案為：4×10^-36；
（4）①依據(jù)圖象中曲線分析，汞去除率最佳PH和x的取值是x=12，pH介于9～10之間時汞的去除率最大，接近100%，
故答案為：x=12；pH介于9～10之間；
②某毛紡廠廢水中含0.001mol•L^-1的硫化鈉，與紙張漂白后的廢水（含0.002mol•L^-1 NaClO）按1：2的體積比混合，能同時較好處理兩種廢水，次氯酸鈉和硫化鈉發(fā)生氧化還原反應，n（Na₂S）：n（NaClO）=0.001mol/L×1：0.002mol•L^-1×2=1：4，依據(jù)電子守恒分析可知，Na₂S+4NaClO=Na₂SO₄+4NaCl，處理后的廢水中所含的主要陰離子有SO₄^2-、Cl^-，
故答案為：SO₄^2-、Cl^-．

點評 本題是物質制備的考查題，主要是化學方程式書寫方法，溶度積常數(shù)的計算分析，氧化還原反應電子守恒的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．