Question

20．硫化鈉又稱硫化堿，易潮解、能與空氣中CO₂及O₂作用而變質(zhì)，可用于脫硫、染料工業(yè)制取硫化青和硫化藍(lán)的原料等．回答下列問題：
（1）硫化鈉的電子式為．
（2）已知25℃時，H₂S的電離常數(shù)Ka₁=1.3×10^-7、Ka₂=7.1×10^-15．
①0.01mol/L Na₂S溶液中，離子濃度從大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）．
②該溫度下，S^2-+H₂O?HS^-+OH^-的電離常數(shù)K=1.41．
（3）硫化鈉可高效脫除SO₂，流程如圖1所示：

①吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+Na₂S=Na₂SO₄+2S．
②已知下列熱化學(xué)方程式：
（I）Na₂SO₄（s）+2C（s）═Na₂S（s）+2CO₂（g）△H₁=-225.2kJ•mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=172.4kJ•mol^-1
寫出再生塔中固體硫酸鈉生成固體硫化鈉的熱化學(xué)方程式為Na₂SO₄（s）+4CO（g）=Na₂S（s）+4CO₂（g）△H=-119.6kJ•mol^-1．
（4）在VL恒容反應(yīng)器中加入a mol Na₂SO₄并通入4a molH₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），硫酸鈉的轉(zhuǎn)化率（x）隨溫度的變化如圖2所示：
①該反應(yīng)的△H＞0（填”＞”或“＜”）．
②在t h時，測測得殘留固體的質(zhì)量為bg，則0-t h中內(nèi)，H₂O的平均速率$\frac{142a-b}{16Vt}$mol/（L•h）（用含a、b、t、V、的代數(shù)式表示），到t h 時，Na₂SO₄的轉(zhuǎn)化率為$\frac{（142a-b）}{64a}$×100%（用含a、b的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 （1）硫化鈉是離子化合物，電子式中含有兩個鈉離子一個硫離子；
（2）①0.01mol/L Na₂S溶液中硫離子分步水解，S^2-+H₂O?HS^-+H₂O，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，溶液顯堿性；
②該溫度下，S^2-+H₂O?HS^-+OH^-的電離常數(shù)K=$\frac{c（O{H}^{-}）（H{S}^{-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）（H{S}^{-}）}{c（{S}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$；
（3）含二氧化硫的煙氣進(jìn)入吸收塔加入硫酸鈉溶液得到硫單質(zhì)和硫酸鈉溶液，進(jìn)入再生塔后通入一氧化碳反應(yīng)生成二氧化碳和硫化鈉，硫化鈉轉(zhuǎn)化為硫酸鈉循環(huán)使用，
①吸收塔中發(fā)生反應(yīng)是二氧化硫和硫化鈉反應(yīng)生成單質(zhì)硫；
②（I）Na₂SO₄（s）+2C（s）═Na₂S（s）+2CO₂（g）△H₁=-225.2kJ•mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=172.4kJ•mol^-1
蓋斯定律計算寫出再生塔中固體硫酸鈉生成固體硫化鈉的熱化學(xué)方程式；
（4）①圖象中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率隨溫度升高增大，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行；
②在VL恒容反應(yīng)器中加入a mol Na₂SO₄并通入4a molH₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），在t h時，測得殘留固體的質(zhì)量為bg，結(jié)合足量差列式計算，
                          Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），固體質(zhì)量減小                        
                              1                   4                           1                            4                       64g
            $\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$    4×$\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$                    $\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$          4×$\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$      142ag-bg
反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$；
轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%．

解答 解：（1）硫化鈉的化學(xué)式中含有兩個鈉離子，硫化鈉正確的電子式為：，
故答案為：；

（2）①0.01mol/L Na₂S溶液中硫離子分步水解，S^2-+H₂O?HS^-+H₂O，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（HS^-）＞c（H⁺）；
②該溫度下，S^2-+H₂O?HS^-+OH^-的電離常數(shù)K=$\frac{c（O{H}^{-}）（H{S}^{-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）（H{S}^{-}）}{c（{S}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{7.1×1{0}^{-15}}$=1.41，
故答案為：1.41；
（3）①吸收塔中發(fā)生反應(yīng)是二氧化硫和硫化鈉反應(yīng)生成單質(zhì)硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2SO₂+Na₂S=Na₂SO₄+2S，
故答案為：2SO₂+Na₂S=Na₂SO₄+2S；
②（I）Na₂SO₄（s）+2C（s）═Na₂S（s）+2CO₂（g）△H₁=-225.2kJ•mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=172.4kJ•mol^-1
蓋斯定律計算（Ⅰ）-（Ⅱ）×2得到再生塔中固體硫酸鈉生成固體硫化鈉的熱化學(xué)方程式：Na₂SO₄（s）+4CO（g）=Na₂S（s）+4CO₂（g）△H=-119.6kJ•mol^-1，
故答案為：Na₂SO₄（s）+4CO（g）=Na₂S（s）+4CO₂（g）△H=-119.6kJ•mol^-1；
（4）①圖象中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率隨溫度升高增大，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行，所以反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)的△H＞0，
故答案為：＞；
②在VL恒容反應(yīng)器中加入a mol Na₂SO₄并通入4a molH₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），在t h時，測得殘留固體的質(zhì)量為bg，結(jié)合足量差列式計算，
Na₂SO₄（s）+4H₂（g）?Na₂S（s）+4H₂O（g），固體質(zhì)量減小
    1                  4                  1                   4                           64g
$\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$ 4×$\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$ $\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$ 4×$\frac{（142a-b）g×1mol}{64g}$   142ag-bg
0-t h中內(nèi)，H₂O的平均速率反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{4（142a-b）}{64×VL}}{th}$mol/（L′h）=$\frac{142a-b}{16Vt}$mol/（L′h），
轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{\frac{142a-b}{64}}{1}$×100%=$\frac{（142a-b）}{64a}$×100%；

故答案為：$\frac{142a-b}{16Vt}$；$\frac{（142a-b）}{64a}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和評價能力的考查，題目難度中等，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)的異同，注意除雜時不能引入新的雜質(zhì)．