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(wú)水芒硝（Na₂SO₄）-炭粉還原法，其流程示意圖如圖1：

（1）若煅燒所得氣體為等物質(zhì)的量的CO和CO₂，寫(xiě)出煅燒時(shí)發(fā)生的總的化學(xué)反應(yīng)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(huì)促進(jìn)Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解．
（3）常溫下，取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢瑁�若反�?yīng)后測(cè)得溶液的pH=4，則此時(shí)溶液中c（ S^2-）=4.0×10^-36mol/Lmol•L^-1．（已知：常溫時(shí)CuS、Cu（OH）₂的Ksp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(shí)際用量與理論用
量的比值）有關(guān)（如圖1所示）．為使除汞效果最佳，應(yīng)控制的條件是：x=12，pH控制在9～10之間范圍．
②某毛紡廠(chǎng)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(shí)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^-．
（5）常溫下利用Fe²⁺、Fe³⁺的相互轉(zhuǎn)化，可將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-而實(shí)現(xiàn)SO₂的處理（總反應(yīng)為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．已知，含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 根據(jù)圖1可知，制備硫化鈉晶體的流程為：無(wú)水芒硝（Na₂SO₄）與碳在高溫煅燒反應(yīng)：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(guò)精制獲得硫化鈉晶體，
（1）Na₂SO₄與碳在高溫煅燒，再堿浸、精制得到Na₂S，說(shuō)明反應(yīng)有Na₂S生成，且產(chǎn)生等物質(zhì)的量的CO和CO₂，配平書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性，根據(jù)水解平衡影響因素分析判斷；
（3）溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，代入Ksp[Cu（OH）₂]計(jì)算溶液中c（Cu²⁺），再將c（Cu²⁺）代入Ksp（CuS）計(jì)算溶液中c（ S^2-）；
（4）①硫化鈉的實(shí)際用量與理論用量的比值越小，消耗硫化鈉少，且汞去除率最高，據(jù)此結(jié)合圖象判斷；
②次氯酸鈉和硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，次氯酸根被還原為Cl^-，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算S元素在氧化產(chǎn)物中的化合價(jià)，確定氧化產(chǎn)物；
（5）Fe³⁺離子具有強(qiáng)氧化性，在溶液中可以將SO₂氧化為SO₄^2-，自身被還原為Fe²⁺，配平書(shū)寫(xiě)離子方程式．

解答 解：根據(jù)圖1可知，制備硫化鈉晶體的流程為：無(wú)水芒硝（Na₂SO₄）與碳在高溫煅燒反應(yīng)：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫離子水解，則用稀堿溶液浸泡抑制硫離子水解，通過(guò)精制獲得硫化鈉晶體，
（1）Na₂SO₄與碳在高溫煅燒，再堿浸、精制得到Na₂S，說(shuō)明反應(yīng)有Na₂S生成，且產(chǎn)生等物質(zhì)的量的CO和CO₂，配平后的化學(xué)方程式為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，
故答案為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性，水解過(guò)程是吸熱反應(yīng)，加熱促進(jìn)水解進(jìn)行，稀堿溶液能起到抑制水解的作用，上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，
故答案為：熱水會(huì)促進(jìn)Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解；
（3）反應(yīng)后測(cè)得溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，根據(jù)Ksp=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，可得c（Cu²⁺）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{-10}）^{2}}$mol/L=2.2mol/L，由Ksp=c（Cu²⁺）c（S^2-）=8.8×10^-36，可得此時(shí)溶液中c（ S^2-）=$\frac{8.8×1{0}^{-36}}{2.2}$mol/L=4.0×10^-36mol/L，
故答案為：4.0×10^-36mol/L；
（4）①由圖可知，x=12～16，pH介于9～10之間時(shí)汞的去除率最大，接近100%，硫化鈉的實(shí)際用量與理論用量的比值越小，消耗硫化鈉少，故選擇x=12、pH介于9～10之間
故答案為：12； 9～10之間；
②次氯酸鈉和硫化鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，次氯酸根被還原為Cl^-，設(shè)S元素在氧化產(chǎn)物中化合價(jià)為a，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則0.001mol/L×1L×[a-（-2）]=0.002mol•L^-1×2L，解得a=6，故氧化得到SO₄^2-，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^-；
（5）Fe³⁺離子具有強(qiáng)氧化性，在溶液中可以將SO₂氧化為SO₄^2-，自身被還原為Fe²⁺，反應(yīng)離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題是實(shí)驗(yàn)制備方案、溶度積有關(guān)計(jì)算、沉淀轉(zhuǎn)化、氧化還原反應(yīng)計(jì)算、離子方程式書(shū)寫(xiě)等，實(shí)驗(yàn)拼合型題目，是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用，題目難度中等．