Question

利用重晶石（BaSO₄）制备其他钡盐，需要先将其转化成BaCO₃．工业上一般采用高温煅烧还原法，实验室可以采用沉淀转化法实现这种转化．
Ⅰ．高温煅烧还原法

（1）煅烧还原的热化学方程式为：

 

．
有关的数据：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）实验测得水浸取液呈强碱性，为什么？（用离子方程式表示）

 

．
Ⅱ．沉淀转化法
向BaSO₄沉淀中加入饱和Na₂CO₃溶液时，会有如下转化：
BaSO₄（s）+CO

2- 3

（aq）?BaCO₃（s）+SO

2- 4

（aq）（平衡常数K=0.042）．
BaSO₄沉淀转化为BaCO₃沉淀的一般过程，是把BaSO₄置于一定量的饱和Na₂CO₃溶液中浸泡，再充分搅拌，静止后弃去上层清液；如此处理多次，可使BaSO₄全部转化为BaCO₃．
（3）向足量BaSO₄沉淀中加入一定量 c mol/L Na₂CO₃溶液充分搅拌后，溶液中SO

2- 4

的浓度是多少？（写出计算过程，结果用含c的代数式表示）
（4）现有0.40mol BaSO₄，欲使之全部转化为BaCO₃．若每次用1.00L 2.0mol?L^-1饱和Na₂CO₃溶液处理，至少需要处理

 

次．
（5）从“绿色化学”角度分析，用饱和Na₂CO₃溶液沉淀转化法，相对于高温煅烧还原法的优点是：

 

（至少写2点）．

Answer 1

考点：热化学方程式,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）根据盖斯定律结合题目中已知的热化学方程式来计算；
（2）在溶液中，硫离子水解导致溶液显示碱性；
（3）根据化学方程式和化学平衡常数进行计算；
（4）根据化学方程式和化学平衡常数进行计算；
（5）根据所发生的化学反应来判断分析方法的优点；

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，
根据盖斯定律：反应BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）和a、b、c之间的关系是4b-a+c，
所以BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1，
故答案为：BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2 kJ?mol^-1；
（2）在硫化钡中，硫离子水解而使得硫化钡显碱性，即S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，故答案为：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；
（3）设每次用1.00L c mol?L^-1饱和Na₂CO₃溶液能处理xmol BaSO₄，
BaSO₄ +CO₃^2-=BaCO₃ +SO₄²
    （c-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根据K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

c-x

=0.042
解得：x=

0.042c

1.042

mol
溶液中硫酸根离子浓度为：

0.042c

1.042

mol/L；
答；溶液中硫酸根离子浓度为：

0.042c

1.042

mol/L；
（4）设每次用1.00L 2.0 mol?L^-1饱和Na₂CO₃溶液能处理xmol BaSO₄，
BaSO₄ +CO₃^2-=BaCO₃ +SO₄²
    （2.0-x）mol?L^-1  x mol?L^-1
根据K=

c(SO42-)

c(CO32-)

=

x

2.0-x

=0.042
解得：x=0.081，处理次数=

0.4mol

0.081

=4.9，所以至少处理5次；
故答案为：5次；
（5）用饱和Na₂CO₃溶液沉淀转化法的优点是节能、环保，故答案为：节能，环保；

点评：本题考查了学生用盖斯定律计算反应热、盐类水解的离子方程式的书写、化学方程式的书写以及沉淀转化的有关知识，侧重于对学生计算能力的考查，难度中等．