Question

1．工業(yè)上制備BaCl₂的工藝流程圖如下：

某研究小組在實驗室用重晶石（主要成分BaSO₄）對工業(yè)過程進行模擬實驗．查表得
BaSO₄（s）+4C（s）$\stackrel{高溫}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高溫}{?}$2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1     ②
（1）氣體用過量NaOH溶液吸收，得到硫化鈉．Na₂S水解的離子方程式為S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-．
（2）向BaCl₂溶液中加入AgNO₃和KBr，當(dāng)兩種沉淀共存時，$\frac{c（B{r}^{-}）}{c（Cl-）}$=2.7×10^-3．
[K_sp（AgBr）=5.4×10^-13，K_sp（AgCl）=2.0×10^-10]
（3）反應(yīng)C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$2CO（g）的△H₂=+172.5kJ•mol^-1．
（4）實際生產(chǎn)中必須加入過量的炭，同時還要通入空氣，其目的是使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量），①②為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫．

Answer 1

分析 （1）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主；
（2）根據(jù)溶度積常數(shù)計算$\frac{c（Br{\;}^{-}）}{c（Cl{\;}^{-}）}$；
（3）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
（4）加入過量C可提高重晶石的轉(zhuǎn)化率，同時維持反應(yīng)進行．

解答 解：（1）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主，第一步水解生成離子HS^-，第二步水解生成H₂S，水解的離子方程式分別為S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，
故答案為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；
（2）當(dāng)兩種沉淀共存時，Ag⁺離子濃度相同，根據(jù)溶度積常數(shù)計算，c（Br^-）=$\frac{K{\;}_{sp}（AgBr）}{c（Ag{\;}^{+}）}$，c（Cl^-）=$\frac{K{\;}_{sp}（AgCl）}{c（Ag{\;}^{+}）}$，則$\frac{c（Br{\;}^{-}）}{c（Cl{\;}^{-}）}$=$\frac{5.4×1{0}^{-13}}{2.0×1{0}^{-10}}$=2.7×10^-3．
故答案為：2.7×10^-3；
（3）利用蓋斯定律求解：
BaSO₄（s）+4C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ•mol^-1    ②
將以上兩個熱化學(xué)方程式相減，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（g）△H=$\frac{571.2kJ•mo{l}^{-1}-226.2kJ•mol{\;}^{-1}}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，
故答案為：+172.5；
（4）加入過量C可提高重晶石的轉(zhuǎn)化率，以上反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫，
故答案為：使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量），①②為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫．

點評 本題考查較為綜合，題目具有一定難度，涉及鹽類的水解、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、反應(yīng)熱的計算等問題，本題注意溶度積常數(shù)的利用．