Question

工業(yè)上制備BaCl₂的工藝流程圖如下，某研究小組在實驗室用重晶石（主要成分為BaSO₄）對上述工業(yè)過程進行了模擬實驗．

（1）步驟①中BaSO₄與碳在高溫下反應(yīng)，每1mol碳生成CO需要吸收142.8kJ的熱量，此反應(yīng)的熱化學方程式為

 

．
（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，當兩種沉淀共存時，

c(Br-)

c(Cl-)

=

 

．
【已知：Ksp（AgBr）=5.4×10-13，Ksp（AgCl）=2.0×10-10】
（3）在實驗室中BaCl2的重要用途之一是檢驗SO₄^2-，要檢驗?zāi)碂o色溶液中含有SO₄^2- 的操作方法是：取少量樣品，先加入足量的

 

（填試劑名稱），無明顯現(xiàn)象，再滴加少量

 

（填試劑名稱），若有白色沉淀產(chǎn)生，說明含有SO₄^2-．
（4）將SO₂通入BaCl₂溶液至飽和，未見有沉淀，繼續(xù)通入另一種氣體有沉淀生成，則后通入的氣體不可能是

 

．
A．NH₃          B．NO₂　　　    C．CO₂　　        D．H₂S
（5）若NaOH溶液吸收H₂S氣體生成等物質(zhì)的量的Na₂S和NaHS，則溶液中陰離子濃度由大到小的順序為

 

．
（6）將pH=1的稀硫酸慢慢加入一定量的BaCl₂的溶液中，恰好使Ba²⁺沉淀完全，此時混合溶液的體積為100mL，且混合溶液的pH=2，則原BaCl₂溶液中Cl^-的濃度為

 

mol/L．（保留小數(shù)點后三位）

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護,熱化學方程式,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),酸堿混合時的定性判斷及有關(guān)ph的計算,物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（1）先寫出方程式，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于熱量比求出反應(yīng)熱；
（2）當兩種沉淀共存時，溶液是AgCl和AgBr的飽和溶液，溶液中

C(Br -)

C(Cl -)

=

Ksp(AgBr)

Ksp(AgCl)

，依此計算；
（3）檢驗SO₄^2- 的操作方法是：取少量樣品，先加入足量的稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加少量氯化鋇，若有白色沉淀產(chǎn)生，說明含有SO₄^2-．
（4）SO₂氣體通入BaCl₂溶液中，未見白色沉淀，不發(fā)生反應(yīng)，繼續(xù)通入另一種氣體立即產(chǎn)生沉淀，沉淀可能為硫酸鋇或亞硫酸鋇，也可能為S，則氣體具有氧化性或堿性等，以此來解答．
（5）Na₂S和NaHS的混合溶液顯堿性，NaHS以水解為主，據(jù)此判斷；
（6）反應(yīng)的整個過程中，H⁺沒參加反應(yīng)，所以前后的H⁺物質(zhì)的量沒變，導(dǎo)致pH變化的原因是體積的變化，根據(jù)PH的定義，結(jié)合體積的變化情況來計算．

解答： 解：（1）BaSO₄與碳在高溫下反應(yīng)的方程式為：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（g）+BaS（s），每1mol碳生成CO需要吸收142.8kJ的熱量，所以△H=+571.2kJ/mol，此反應(yīng)的熱化學方程為：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（g）+BaS（s）△H=+571.2kJ/mol，
故答案為：BaSO₄（s）+4C（s）═4CO（g）+BaS（s）△H=+571.2kJ/mol；
（2）當兩種沉淀共存時，溶液中Ag⁺離子濃度相同，根據(jù)溶度積常數(shù)計算，c（Br^-）=

Ksp(AgBr)

c(Ag +)

，c（Cl^-）=

Ksp(AgCl)

c(Ag +)

，
則

C(Br -)

C(Cl -)

=

Ksp(AgBr)

Ksp(AgCl)

=

5.4×10 -13

2.0×10 -10

=2.7×10^-3，
故答案為：2.7×10^-3；
（3）檢驗SO₄^2- 的操作方法是：取少量樣品，先加入足量的稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加少量氯化鋇，若有白色沉淀產(chǎn)生，說明含有SO₄^2-．
故答案為：稀鹽酸；氯化鋇；
（4）A．氨氣與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸銨，亞硫酸銨與鋇離子結(jié)合生成亞硫酸鋇沉淀，故A不選；
B．二氧化氮通入溶液中生成硝酸，硝酸氧化二氧化硫反應(yīng)生成硫酸根離子，與鋇離子結(jié)合生成硫酸鋇沉淀，故B不選；
C．二氧化碳、二氧化硫與氯化鋇均不反應(yīng)，不能生成沉淀，故C選；
D．二氧化硫與硫化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S沉淀，故D不選；
故選C．
（5）Na₂S和NaHS的混合溶液顯堿性即c（OH^-）＞c（H⁺），NaHS以水解為主，則c（HS^-）＞c（S^2-），所以溶液中各離子濃度由大到小的順序為c（Na⁺）＞c（HS^-）＞c（S^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），所以陰離子的濃度由大到小的順序為c（HS^-）＞c（S^2-）＞c（OH^-），故答案為：c（HS^-）＞c（S^2-）＞c（OH^-）；
（6）將pH=1的稀硫酸慢慢加入一定量的BaCl₂的溶液中，恰好使Ba²⁺沉淀完全，發(fā)生的是硫酸根和鋇離子之間的反應(yīng)，反應(yīng)的整個過程中，H⁺沒參加反應(yīng)，所以前后的H⁺物質(zhì)的量沒變，導(dǎo)致pH變化的原因是體積的變化，則反應(yīng)后H⁺的濃度是0.01mol/L，稀硫酸pH=1，故反應(yīng)的稀硫酸為10ml，而SO₄^2-的濃度是0.005 mol/L，
故Ba²⁺的物質(zhì)的量等于SO₄^2-的物質(zhì)的量，為0.0005mol，所以Cl^-的物質(zhì)的量是0.001mol，BaCl₂溶液為100mL-10mL=90mL，原BaCl₂溶液中Cl^-的濃度=

0.001mol

0.09L

=0.011mol/L，故答案為：0.011．

點評：本題為涉及熱化學方程式的書寫、溶度積的有關(guān)計算、元素化合物知識、離子濃度的比較等知識點，題量大，計算量較大，是對學生心理素質(zhì)的考驗，題目難度較高．