Question

硫酸盐在生产生活中有广泛应用．
Ⅰ．工业上以重晶石（主要成分BaSO₄）为原料制备BaCl₂，其工艺流程示意图如图1所示：

某研究小组查阅资料得：
BaSO₄（s）+4C（s）

高温  .

4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ?mol^-1       ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高温  .

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ?mol^-1      ②
（1）用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠．该反应的离子方程式是

H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O

．S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；HS^-+H₂O

高温

H₂S+OH^-
（2）反应C（s）+CO₂（g）═2CO（g）的△H=

+172.5 kJ?mol^-1

．
（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的有两个
①从原料角度看，

使BaSO₄得到充分的还原，提高BaS的产量

；
②从能量角度看，①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．
（4）该小组同学想对BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡做进一步研究，查资料发现在某温度时BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如图2所示．
该小组同学提出以下四种观点：
①当向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺使SO₄^2-沉淀
完全，则此时SO₄^2-在溶液中的浓度为0
②加入Na₂SO₄可以使溶液由a点变到b点
③通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
④d点无BaSO₄沉淀生成
其中正确的是

④

（填序号）．
Ⅱ．某燃料电池以CaHSO₄固体为电解质传递H⁺，其基本结构如图3所示，电池总反应可表示为2H₂+O₂═2H₂O．
请回答：
（5）H⁺由

a

极通过固体酸电解质传递到另一极（填a或者b）．
（6）b极上发生的电极反应是

O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O

．

Answer 1

分析：I．（1）硫化氢和氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和水；
（2）根据盖斯定律书写；
（3）加入过量C可提高冰晶石的转化率，同时维持反应进行；
（4）①难溶电解质溶液中存在电离平衡；
②加人Na₂SO₄后平衡逆向移动，但仍在线上移动；
③蒸发使离子浓度增大，d点不可能到c点；
④d点表示Qc＜K_sp，溶液不饱和；
II．（5）负极上氢气失电子生成氢离子，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水；
（6）根据电池总反应：2H₂+O₂=2H₂O可知：通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化还原反应，反应为H₂-2e^-═2H⁺，通入氧气的一极为电池的正极，发生氧化反应，反应为O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

解答：解：Ⅰ．（1）硫化氢和氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和水，离子反应方程式为：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O，
故答案为：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O；
（2）BaSO₄（s）+4C（s）

高温  .

4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ?mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高温  .

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ?mol^-1    ②
将以上两个热化学方程式相减，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）

高温  .

2CO（g）△H=

571.2kJ/mol-226.2kJ/mol

2

=+172.5kJ?mol^-1，
故答案为：+172.5 kJ?mol^-1 ；
（3）加入过量C使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），可提高冰晶石的转化率，
故答案为：使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量）；
（4）①当向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺使SO₄^2-沉淀完全，此时溶液中还有部分硫酸钡，硫酸钡是强电解质，完全电离，所以溶液中硫酸根离子浓度不是0，故错误；
②硫酸钡溶液中存在着溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入Na₂SO₄，会增大c（SO₄^2-），平衡左移，c（Ba²⁺）应降低，故错误；
③d点时溶液不饱和，蒸发溶剂水，c（SO₄^2-）、c（Ba²⁺）均增大，故错误；
④d点表示Qc＜K_sp，溶液不饱和，不会有沉淀析出，故正确；
故选④；
Ⅱ．（5）该原电池中，氢气电极为负极，负极上氢气失电子生成氢离子，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水是，所以氢离子由负极a移向正极，故答案为：a；
（6）正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，
故答案为：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O．

点评：本题考查了原电池原理、难溶物的溶解平衡、盖斯定律等知识点，注意原电池中离子的移动方向、难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡特点，难度中等．