Question

2．硫化鈉俗稱臭堿，在染料工業(yè)中用于生產(chǎn)硫化染料，工業(yè)上采用煤粉還原法來制備硫化鈉，流程如圖．

完成下列填空：
（1）將硫酸鈉與磨碎的煤粉混合均勻，高溫進(jìn)行煅燒，若煅燒所得氣體是分子個數(shù)比為1：1的兩種碳的氧化物，寫出煅燒時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式8C+3Na₂SO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO↑+4CO₂↑．
（2）用稀堿作為浸泡液浸取硫化鈉，然后依次經(jīng)過過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫化鈉晶體．
（3）煤粉還原法的優(yōu)點是工藝簡單，原料價廉．煤粉還原法的缺點是能耗高、污染重．
（4）請用化學(xué)方程式表示另一種制備Na₂S的方法2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O．
（5）某同學(xué)在實驗室探究硫化鈉與氯化鐵的實驗，產(chǎn)物受溶液的酸堿性以及反應(yīng)物的量影響．
①向2mL鹽酸酸化的氯化鐵溶液中加入少量的硫化鈉溶液，觀察到有淡黃色固體生成，寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式2Fe³⁺+S^2-=2Fe ²⁺+S↓．
②向2mL硫化鈉溶液中加入少量氯化鐵溶液，立即產(chǎn)生黑色沉淀，已知FeS與Fe₂S₃均為黑色難容與水的沉淀，請設(shè)計實驗驗證沉淀是FeS還是Fe₂S₃．

Answer 1

分析 工業(yè)上采用煤粉還原法來制備硫化鈉，用過量的煤粉在高溫下還原硫酸鈉生成碳的氧化物和硫化鈉，用稀堿溶液浸泡，再過濾，濾渣中含有未反應(yīng)的煤粉可循環(huán)利用，濾液為硫化鈉溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫化鈉晶體，
（1）硫酸鈉與碳反應(yīng)生成硫化鈉和兩種碳的氧化物為CO和CO₂，根據(jù)元素守恒和電子得失守恒書寫化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）從硫化鈉溶液中獲得硫化鈉晶體，可以依次經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到；
（3）根據(jù)反應(yīng)原理可知，煤粉還原法中需要高溫，反應(yīng)后產(chǎn)生CO有毒；
（4）制備Na₂S也可以用氫氧化鈉溶液和硫化氫氣體發(fā)生中和反應(yīng)；
（5）①向鹽酸酸化的氯化鐵溶液中加入少量的硫化鈉溶液，鐵離子能氧化硫離子生成硫單質(zhì)和亞鐵離子，所以觀察到有淡黃色固體生成，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫反應(yīng)的離子方程式；
②產(chǎn)生黑色沉淀可能為FeS或Fe₂S₃，根據(jù)①可知在，F(xiàn)e₂S₃中加鹽酸，鐵離子與硫離子會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有硫產(chǎn)生，而FeS中加入鹽酸沒有沉淀生成，據(jù)此可驗證沉淀是FeS還是Fe₂S₃；

解答 解：工業(yè)上采用煤粉還原法來制備硫化鈉，用過量的煤粉在高溫下還原硫酸鈉生成碳的氧化物和硫化鈉，用稀堿溶液浸泡，再過濾，濾渣中含有未反應(yīng)的煤粉可循環(huán)利用，濾液為硫化鈉溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫化鈉晶體，
（1）硫酸鈉與碳反應(yīng)生成硫化鈉和兩種碳的氧化物為CO和CO₂，化學(xué)反應(yīng)方程式為8C+3Na₂SO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO↑+4CO₂↑，
故答案為：8C+3Na₂SO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO↑+4CO₂↑；
（2）從硫化鈉溶液中獲得硫化鈉晶體，可以依次經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（3）根據(jù)反應(yīng)原理可知，煤粉還原法中需要高溫，能耗高，反應(yīng)后產(chǎn)生CO有毒，污染環(huán)境，
故答案為：能耗高、污染重；
（4）制備Na₂S也可以用氫氧化鈉溶液和硫化氫氣體發(fā)生中和反應(yīng)，反應(yīng)方程式為2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，
故答案為：2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O；
（5）①向鹽酸酸化的氯化鐵溶液中加入少量的硫化鈉溶液，鐵離子能氧化硫離子生成硫單質(zhì)和亞鐵離子，所以觀察到有淡黃色固體生成，反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+S^2-=2Fe ²⁺+S↓，
故答案為：2Fe³⁺+S^2-=2Fe ²⁺+S↓；
②產(chǎn)生黑色沉淀可能為FeS或Fe₂S₃，根據(jù)①可知在，F(xiàn)e₂S₃中加鹽酸，鐵離子與硫離子會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有硫產(chǎn)生，而FeS中加入鹽酸沒有沉淀生成，所以驗證沉淀是FeS還是Fe₂S₃，實驗操作為：在黑色沉淀中加入鹽酸，如果溶液中出現(xiàn)淡黃色固體，則該沉淀物是Fe₂S₃，若無黃色沉淀出現(xiàn)，則是FeS，
故答案為：在黑色沉淀中加入鹽酸，如果溶液中出現(xiàn)淡黃色固體，則該沉淀物是Fe₂S₃，若無黃色沉淀出現(xiàn)，則是FeS．

點評 本題以制備硫化鈉為載體，涉及實驗基本操作、氧化還原反應(yīng)、實驗方案設(shè)計，是對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用，對學(xué)生綜合能力有一定的要求，題目難度中等．