Question

重晶石（BaSO₄）难溶于水，要转化成BaCO₃再制备其他钡盐．工业上一般采用高温煅烧还原法；实验室可以采用沉淀转化法．
●高温煅烧还原法

（1）煅烧还原的热化学方程式为

 

．
有关的数据：Ba（s）+S（s）+20₂（g）=BaSO₄（s）△H=-1.47321kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

0₂（g）=CO（g）△H=-110.51kJ?mol^-1
Ba（s）+S（s）=BaS（s）△H=-460kJ?mol^-1
（2）经检验BaS的水溶液呈碱性，原因是（用离子方程式表示）

 

．
●沉淀转化法
BaSO₄沉淀中加入饱和Na₂CO₃溶液，充分搅拌，弃去上层清液．如此处理多次，直到BaSO₄全部转化为BaCO₃：BaSO₄（s）+CO

2- 3

（aq）?BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）（平衡常数K=O.042）
（3）现有0.20mol BaSO₄，每次用1.0L 2.0mol?L^-1饱和Na₂CO₃溶液处理，BaSO₄能全部转化，至少需要处理多少次？（写出计算过程）

 

（4）从“绿色化学”角度分析，射饱和Na₂CO₃溶液沉淀转化法的优点是

 

．
（5）火力发电厂燃煤排烟，释放出大量的氮氧化物、二氧化碳等气体．某热电厂同时具有烟气脱硝、脱硫、二氧化碳捕集（脱碳）设施，成为高效、节能、绿色环保燃煤电厂．其中脱硝采用催化还原法，C0（NH₂）₂ （尿素）作还原剂，在加热条件下催化还原氮氧化物，1mol CO（NH₂）₂反应时失去6mol电子，请写出尿素与二氧化氮反应的化学方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律结合题目中已知的热化学方程式来计算；
（2）在溶液中，硫离子水解导致溶液显示碱性；
（3）根据化学方程式和化学平衡常数进行计算；
（4）根据所发生的化学反应来判断分析方法的优点；
（5）根据已知反应物和生成物利用元素守恒，结合得失电子守恒书写方程式．

解答：解：（1）a、Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）；△H=-1473.2kJ?mol^-1
b、C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ?mol^-1
c、Ba（s）+S（s）=BaS（s）；△H=-460kJ?mol^-1，
根据盖斯定律：反应BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）和a、b、c之间的关系是4b-a+c，
所以BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1，
故答案为：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1；
（2）在硫化钡中，硫离子水解而使得硫化钡显碱性，即S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，故答案为：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；
（3）设每次用1.00L 2.0 mol?L^-1饱和Na₂CO₃溶液能处理xmol BaSO₄，
BaSO₄ +CO₃^2-=BaCO₃ +SO₄²
    （2.0-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根据K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=0.042
解得：x=0.081，处理次数=

0.2mol

0.081mol

=2.5，所以至少处理3次；
故答案为：3次；
（4）用饱和Na₂CO₃溶液沉淀转化法的优点是节能、环保，故答案为：节能，环保；
（5）C0（NH₂）₂ （尿素）作还原剂，在加热条件下催化还原氮氧化物，根据元素守恒则反应产物为N₂、CO₂和H₂O，1mol CO（NH₂）₂反应时失去6mol电子，根据得失电子守恒配平方程式为：6NO₂+4CO（NH₂）₂

催化剂  .

7N₂+4CO₂+8H₂O，
故答案为：6NO₂+4CO（NH₂）₂

催化剂  .

7N₂+4CO₂+8H₂O．

点评：本题考查了学生用盖斯定律计算反应热、盐类水解的离子方程式的书写、化学方程式的书写以及沉淀转化的有关知识，侧重于对学生计算能力的考查，难度中等．