Question

利用重晶石（BaSO₄）制備其他鋇鹽，需要先將其轉化成BaCO₃．工業上一般采用高溫煅燒還原法，實驗室可以采用沉淀轉化法實現這種轉化．
Ⅰ．高溫煅燒還原法

（1）煅燒還原的熱化學方程式為：

 

．
有關的數據：Ba（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）；△H₁=-1473.2kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）；△H₂=-110.5kJ?mol^-1
Ba（s）+S（s）=BaS（s）；△H₃=-460kJ?mol^-1
（2）實驗測得水浸取液呈強堿性，為什么？（用離子方程式表示）

 

．
Ⅱ．沉淀轉化法
向BaSO₄沉淀中加入飽和Na₂CO₃溶液時，會有如下轉化：
BaSO₄（s）+CO

2- 3

（aq）?BaCO₃（s）+SO

2- 4

（aq）（平衡常數K=0.042）．
BaSO₄沉淀轉化為BaCO₃沉淀的一般過程，是把BaSO₄置于一定量的飽和Na₂CO₃溶液中浸泡，再充分攪拌，靜止后棄去上層清液；如此處理多次，可使BaSO₄全部轉化為BaCO₃．
（3）向足量BaSO₄沉淀中加入一定量 c mol/L Na₂CO₃溶液充分攪拌后，溶液中SO

2- 4

的濃度是多少？（寫出計算過程，結果用含c的代數式表示）
（4）現有0.40mol BaSO₄，欲使之全部轉化為BaCO₃．若每次用1.00L 2.0mol?L^-1飽和Na₂CO₃溶液處理，至少需要處理

 

次．
（5）從“綠色化學”角度分析，用飽和Na₂CO₃溶液沉淀轉化法，相對于高溫煅燒還原法的優點是：

 

（至少寫2點）．

Answer 1

考點：熱化學方程式,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：（1）根據蓋斯定律結合題目中已知的熱化學方程式來計算；
（2）在溶液中，硫離子水解導致溶液顯示堿性；
（3）根據化學方程式和化學平衡常數進行計算；
（4）根據化學方程式和化學平衡常數進行計算；
（5）根據所發生的化學反應來判斷分析方法的優點；

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，
根據蓋斯定律：反應BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）和a、b、c之間的關系是4b-a+c，
所以BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1，
故答案為：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1；
（2）在硫化鋇中，硫離子水解而使得硫化鋇顯堿性，即S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，故答案為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；
（3）設每次用1.00L c mol?L^-1飽和Na₂CO₃溶液能處理xmol BaSO₄，
BaSO₄ +CO₃^2-=BaCO₃ +SO₄²
    （c-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根據K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

c-x

=0.042
解得：x=

0.042c

1.042

mol
溶液中硫酸根離子濃度為：

0.042c

1.042

mol/L；
答；溶液中硫酸根離子濃度為：

0.042c

1.042

mol/L；
（4）設每次用1.00L 2.0 mol?L^-1飽和Na₂CO₃溶液能處理xmol BaSO₄，
BaSO₄ +CO₃^2-=BaCO₃ +SO₄²
    （2.0-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根據K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=0.042
解得：x=0.081，處理次數=

0.4mol

0.081

=4.9，所以至少處理5次；
故答案為：5次；
（5）用飽和Na₂CO₃溶液沉淀轉化法的優點是節能、環保，故答案為：節能，環保；

點評：本題考查了學生用蓋斯定律計算反應熱、鹽類水解的離子方程式的書寫、化學方程式的書寫以及沉淀轉化的有關知識，側重于對學生計算能力的考查，難度中等．