Question

13．工業(yè)上利用BaSO₄制備BaCl₂的工藝流程如下：

某活動小組的同學在實驗室以重晶石（主要成分BaSO₄）為原料，對上述工藝流程進行模擬實驗．
（1）上述過程中，氣體用過量NaOH溶液吸收得到Na₂S．Na₂S水溶液顯堿性的原因是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-（用離子方程式表示）．
（2）已知有關反應的熱化學方程式如下：
BaSO₄（s）+4C（s）$\stackrel{高溫}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol
則反應BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高溫}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₃=+226.2kJ/mol
（3）在高溫焙燒重晶石過程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），BaSO₄與C反應為吸熱反應，利用C和空氣中的O₂反應放熱來維持反應所需的高溫．

Answer 1

分析 本題以BaSO₄制備BaCl₂的工藝流程為載體，考查了利用鹽類水解解釋Na₂S水溶液顯堿性的原因、運用蓋斯定律進行熱化學反應的計算以及根據(jù)平衡移動的理論探究增加空氣的量是為了促進反應正向進行，提高產(chǎn)量，據(jù)此可作答；
（1）Na₂S水解呈堿性，且有兩步水解，以第一步水解為主；
（2）利用蓋斯定律計算；
（3）加入過量C可提高冰晶石的轉(zhuǎn)化率，同時維持反應進行．

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）已知BaSO₄（s）+4C（s ）$\stackrel{高溫}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高溫}{?}$2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol，
利用蓋斯定律將①-2×②可得BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高溫}{?}$2CO₂（g）+BaS（s）
△H₃=（+571.2kJ/mol）-2×（+172.5kJ/mol）=+226.2kJ/mol，
故答案為：+226.2；
（3）加入過量碳有利于硫酸鋇充分反應，題中反應均為吸熱反應，所以生成需要提供能量才能完成，本生產(chǎn)可以借助過量的碳和氧氣燃燒為生產(chǎn)提供能量，維持高溫條件，故答案為：使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）；硫酸鋇和碳反應為吸熱反應，炭和氧氣反應放熱維持反應所需高溫．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)的制備方案的涉及以及電解原理等知識，注意電解中最關鍵的是準確判斷出電極上離子的放電順序．在判斷電解產(chǎn)物時，首先判斷陽極電極材料．如果是活性電極，則電極本身失去電子．如果是惰性電極，則溶液中的陰離子失去電子．而陰極是溶液中的陽離子得到電子，所以需要熟練記住常見離子的放電順序