Question

1．硫及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用．
（1）某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)窒用BaSO₄、炭混合，在高溫煅燒制備BaS，查表得：
BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H₁=+571.2 kJ?mol^-1①
BaSO₄（s）+2C（s）=BaS（s）+2CO₂（g）△H₂=+226.2 kJ?mol^-1②
則反應(yīng)C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（g）的△H₃=+172.5kJ?mol^-1
實(shí)際生產(chǎn)中必須加入過(guò)量的炭，同時(shí)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．
（2）雄黃（As₄S₄）和雌黃（As₂S₃）是提取砷的主要礦物原料．已知As₂S₃和HNO₃有如下反應(yīng)：
As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O
當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2mol時(shí)，生成H₃AsO₄的物質(zhì)的量為0.4mol．
（3）向等物質(zhì)的量濃度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀鹽酸至過(guò)量．其中主要含硫各物種（H₂S、HS^-、S^2-）的分布分?jǐn)?shù)（平衡時(shí)某物種的濃度占各物種濃度之和的分?jǐn)?shù)）與滴加鹽酸體積的關(guān)系如圖所示（忽略滴加過(guò)程H₂S氣體的逸出）．

①含硫物種B表示HS^-．在滴加鹽酸過(guò)程中，溶液中c（Na⁺）與含硫各物種濃度的大小關(guān)系為c（填字母）．　　　　　　　　　　
a．c（Na⁺）=c（H₂S）+c（HS^-）+2c（S^2-）
b．2c（Na⁺）=c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）　　　　　
c．c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]
②NaHS溶液呈堿性，若向溶液中加入CuSO₄溶液，恰好完全反應(yīng)，所得溶液呈強(qiáng)酸性，其原因是Cu²⁺+HS^-=CuS↓+H⁺（用離子方程式表示）．
（4）在高溫下，H₂S可完全分解為硫單質(zhì)S_n（g）和H₂，實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解產(chǎn)物中H₂與S_n（g）物質(zhì)的量之比4：1，則n的值為4，寫(xiě)出其分解反應(yīng)方程式為4H₂S=4H₂+S₄（g）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)所給的熱化學(xué)方程式，結(jié)合要求的反應(yīng)，利用蓋斯定律來(lái)分析計(jì)算；加入過(guò)量C可提高重晶石的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)維持反應(yīng)進(jìn)行；
（2）As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-═2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O中，As元素的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+5價(jià)，S元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高為0，N元素的化合價(jià)由+5價(jià)降低為+4，以此來(lái)解答；
（3）①向等物質(zhì)的量濃度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀鹽酸，鹽酸和氫氧化鈉先反應(yīng)，然后和硫化鈉反應(yīng)，結(jié)合圖1所示H₂S、HS^-、S^2-的分布分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答；NaHS的含量先增加后減少；根據(jù)物料守恒可求得滴加過(guò)程中，溶液中微粒濃度大小關(guān)系；
②NaHS溶液中加入CuSO₄溶液，會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成硫化銅和酸；
（4）在高溫下，H₂S可完全分解為硫單質(zhì)S_n（g）和H₂，實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解產(chǎn)物中H₂與S_n（g），反應(yīng)方程式為：nH₂S=nH₂+S_n（g），物質(zhì)的量之比4：1，所以n=4，所以反應(yīng)方程式為：4H₂S=4H₂+S₄（g）．

解答 解：（1）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\;}}{\;}$2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1    ②
將以上兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO（g）△H₃=$\frac{571.2LJ/mol-226.2KJ/mol}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，加入過(guò)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：+172.5；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；
（2）由反應(yīng)可知，As元素的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+5價(jià)，S元素的化合價(jià)由-2價(jià)升高為0，生成2molH₃AsO₄時(shí)．轉(zhuǎn)移電子10mol，
則當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為2mol時(shí)，生成H₃AsO₄的物質(zhì)的量為0.4mol，
故答案為：0.4 mol；
（3）①向等物質(zhì)的量濃度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀鹽酸，鹽酸和氫氧化鈉先反應(yīng)，然后和硫化鈉反應(yīng)，A表示含硫微粒濃度減小為S^2-，B先增加后減少為HS^-，C濃度一直在增加為H₂S，向等物質(zhì)的量濃度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀鹽酸，因體積相同，設(shè)Na₂S、NaOH各為1mol，則n（Na）=3n（S），溶液中含硫的微粒為HS^-、S^2-、H₂S，則c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]，或溶液中存在電荷守恒得到c（Na⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）+c（HS^-）+2c（S^2-）-c（H⁺）；
故答案為：HS^-；c；
 ②NaHS溶液中加入CuSO₄溶液，會(huì)發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+HS^-=CuS↓+H⁺，溶液顯示強(qiáng)酸性，故答案為：Cu²⁺+HS^-=CuS↓+H⁺；
（4）在高溫下，H₂S可完全分解為硫單質(zhì)S_n（g）和H₂，實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解產(chǎn)物中H₂與S_n（g），反應(yīng)方程式為：nH₂S=nH₂+S_n（g），物質(zhì)的量之比4：1，所以n=4，所以反應(yīng)方程式為：4H₂S=4H₂+S₄（g），故答案為：4；4H₂S=4H₂+S₄（g）．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及蓋斯定律的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)以及溶液中離子濃度之間的關(guān)系等知識(shí)的考查，綜合性強(qiáng)，難度中等．