Question

20．硫及其化合物在生產及生活中有著廣泛的應用．
（1）硫單質的結構有多種形式，其中一種的球棍模型如圖（）所示，該單質與NaOH溶液反應時產物之一為Na₂SO₃，寫出該反應的離子方程式：3S₈+48OH^-=16S^2-+8SO₃^2-+24H₂O．
（2）有200mL含有BaCl₂和Ba（NO₃）₂的稀溶液，將其均勻分為兩份，向其中一份中緩慢通入足量SO₂，最終得到a mol沉淀（設硫元素全部轉化為沉淀），此過程中的（總）反應離子方程式為：3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO．原溶液中c（NO₃^-）=$\frac{20a}{3}$（用含a的數值表示）；向另一份溶液中加入0.005mol SO₃后，溶液的pH的值為1．
（3）Al₂S₃只能用干法制備而不能用濕法制備，其原因是（用方程式表示）Al₂S₃+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑．
（4）Na₂S₂O₃常用語準確測量碘溶液中c（I₂），某同學準確量取20.00mL碘的溶液及適當的指示劑并置于錐形瓶中，然后用Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，最終消耗了濃度為c mol/L的Na₂S₂O₃溶液V mL（滴定中的反應為：2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-）則滴定中點觀察到的現象為溶液由藍色變化為無色，溶液中c（I₂）=0.025cVmol/L．
（5）BaSO₄既難溶于水也難溶于一般的酸，但可利用Na₂CO₃溶液、鹽酸將其轉化為BaCl₂，已知25℃時，Ksp（BaSO₄）=1.0×10^-10；Ksp（BaCO₃）=2.5×10^-9，則BaSO₄轉化為BaCO₃反應的平衡常數K=0.04，若用濃度為2.5mol/L的Na₂CO₃溶液溶解1mol BaSO₄，則所用Na₂CO₃溶液的體積至少為10L（忽略溶液體積的變化）．

Answer 1

分析 （1）硫單質和氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉，硫元素化合價升高，則另一種生成物質是硫元素化合價降低生產的硫化鈉，結合原子守恒和電荷守恒書寫得到離子方程式；
（2）向含有BaCl₂ 和Ba（NO₃）₂ 的稀溶液緩慢加入足量的SO₂，發生3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO，以此可計算c（NO₃^- ），溶液中加入0.005mol SO₃，首先發生SO₃+H₂O=2H⁺+SO₄^2-，以此計算液的pH的值；
（3）Al₂S₃是弱酸弱堿鹽，與水發生雙水解反應生成氫氧化鋁和硫化氫，據此書寫；
（4）反應原理中，碘單質遇到淀粉顯示藍色，可選淀粉為指示劑；當碘單質完全反應后溶液由藍色變為無色，據此判斷滴定終點；根據反應I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，根據關系式計算出碘單質的物質的量，再根據c=$\frac{n}{V}$計算濃度；
（5）一定濃度下，硫酸鋇可以轉化為碳酸鋇沉淀，結合溶度積常數計算得到反應的平衡常數，根據沉淀轉化的定量關系計算溶解1mol硫酸鋇需要的碳酸鈉物質的量，c=$\frac{n}{V}$計算得到溶液體積．

解答 解：（1）硫單質和氫氧化鈉溶液反應 單質的歧化反應，生成亞硫酸鈉，硫元素化合價升高，則另一種生成物質是硫元素化合價降低生產的硫化鈉，結合原子守恒和電荷守恒書寫得到離子方程式為：3S₈+48OH^-=16S^2-+8SO₃^2-+24H₂O；
故答案為：3S₈+48OH^-=16S^2-+8SO₃^2-+24H₂O；
（2）向含有BaCl₂ 和Ba（NO₃）₂ 的稀溶液緩慢加入足量的SO₂，發生3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO，
n（NO₃^- ）=$\frac{2}{3}$n（SO₂）=$\frac{2}{3}$amol，
c（NO₃^- ）=$\frac{2}{3}$×$\frac{amol}{0.1L}$=$\frac{20a}{3}$mol/L，
溶液中加入0.005mol SO₃，首先發生SO₃+H₂O=2H⁺+SO₄^2-，n（H⁺）=2n（SO₃）=0.01mol，
n（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO；$\frac{20a}{3}$mol/L；1；
（3）Al₂S₃是弱酸弱堿鹽，與水發生雙水解反應，其反應為：Al₂S₃+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑，所以Al₂S₃固體的制備過程中不能有水；
故答案為：Al₂S₃+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑；
（4）反應原理中，碘單質遇到淀粉顯示藍色，可選淀粉為指示劑；當碘單質完全反應后溶液由藍色變為無色，據此判斷滴定終點，準確量取20.00mL碘的溶液及適當的指示劑并置于錐形瓶中，然后用Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，最終消耗了濃度為c mol/L的Na₂S₂O₃溶液V mL（滴定中的反應為：2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-），根據反應I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，
1      2
n      cmol/L×V×10^-3L
n=5cV×10^-4mol
再根據計算c（I₂）=$\frac{n}{V}$=$\frac{5cV×1{0}^{-4}mol}{0.020L}$=0.025cVmol/L；
故答案為：0.025cVmol/L；
（5）CO₃^2-+BaSO₄=BaCO₃+SO₄^2-
K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{2.5×1{0}^{-9}}$=0.04，
設需要碳酸鈉溶液體積為VL，則反應后c（SO₄^2-）=$\frac{1}{V}$mol/L，
若用濃度為2.5mol/L的Na₂CO₃溶液溶解1mol BaSO₄，K=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{\frac{1}{V}mol/L}{2.5mol/L}$=0.04，V=10L；
故答案為：0.04；10．

點評 本題考查化學方程式的計算，為高頻考點，側重于學生的分析、計算能力的考查，注意把握離子方程式的書寫，為解答該題的關鍵，難度中等．