Question

13．工业上利用BaSO₄制备BaCl₂的工艺流程如下：

某活动小组的同学在实验室以重晶石（主要成分BaSO₄）为原料，对上述工艺流程进行模拟实验．
（1）上述过程中，气体用过量NaOH溶液吸收得到Na₂S．Na₂S水溶液显碱性的原因是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-（用离子方程式表示）．
（2）已知有关反应的热化学方程式如下：
BaSO₄（s）+4C（s）$\stackrel{高温}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高温}{?}$2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol
则反应BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高温}{?}$ 2CO₂（g）+BaS（s）△H₃=+226.2kJ/mol
（3）在高温焙烧重晶石过程中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），BaSO₄与C反应为吸热反应，利用C和空气中的O₂反应放热来维持反应所需的高温．

Answer 1

分析 本题以BaSO₄制备BaCl₂的工艺流程为载体，考查了利用盐类水解解释Na₂S水溶液显碱性的原因、运用盖斯定律进行热化学反应的计算以及根据平衡移动的理论探究增加空气的量是为了促进反应正向进行，提高产量，据此可作答；
（1）Na₂S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主；
（2）利用盖斯定律计算；
（3）加入过量C可提高冰晶石的转化率，同时维持反应进行．

解答 解：（1）Na₂S水解呈碱性，且有两步水解，以第一步水解为主，第一步水解生成离子HS^-，第二步水解生成H₂S，水解的离子方程式分别为S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-，故答案为：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-、HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；
（2）已知BaSO₄（s）+4C（s ）$\stackrel{高温}{?}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ/mol
C（s）+CO₂（g）$\stackrel{高温}{?}$2CO（g）△H₂=+172.5kJ/mol，
利用盖斯定律将①-2×②可得BaSO₄（s）+2C（s）$\stackrel{高温}{?}$2CO₂（g）+BaS（s）
△H₃=（+571.2kJ/mol）-2×（+172.5kJ/mol）=+226.2kJ/mol，
故答案为：+226.2；
（3）加入过量碳有利于硫酸钡充分反应，题中反应均为吸热反应，所以生成需要提供能量才能完成，本生产可以借助过量的碳和氧气燃烧为生产提供能量，维持高温条件，故答案为：使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量）；硫酸钡和碳反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．

点评 本题考查较为综合，涉及物质的制备方案的涉及以及电解原理等知识，注意电解中最关键的是准确判断出电极上离子的放电顺序．在判断电解产物时，首先判断阳极电极材料．如果是活性电极，则电极本身失去电子．如果是惰性电极，则溶液中的阴离子失去电子．而阴极是溶液中的阳离子得到电子，所以需要熟练记住常见离子的放电顺序