Question

1．硫化钠主要用于皮革、毛纺、高档纸张、染料等行业．生产硫化钠大多采用无水芒硝（Na₂SO₄）-炭粉还原法，其流程示意图如图1：

（1）若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO₂，写出煅烧时发生的总的化学反应方程式为3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑．
（2）上述流程中采用稀碱液比用热水更好，理由是热水会促进Na₂S水解，而稀碱液能抑制Na₂S水解．
（3）常温下，取硫化钠晶体（含少量NaOH）加入到硫酸铜溶液中，充分搅拌．若反应后测得溶液的pH=4，则此时溶液中c（ S^2-）=4.0×10^-36mol/Lmol•L^-1．（已知：常温时CuS、Cu（OH）₂的Ksp分别为8.8×10^-36、2.2×10^-20）
（4）①皮革工业废水中的汞常用硫化钠除去，汞的去除率与溶液的pH和x（x代表硫化钠的实际用量与理论用
量的比值）有关（如图1所示）．为使除汞效果最佳，应控制的条件是：x=12，pH控制在9～10之间范围．
②某毛纺厂废水中含0.001mol•L^-1的硫化钠，与纸张漂白后的废水（含0.002mol•L^-1 NaClO）按1：2的体积比混合，能同时较好处理两种废水，处理后的废水中所含的主要阴离子有SO₄^2-、Cl^-．
（5）常温下利用Fe²⁺、Fe³⁺的相互转化，可将SO₂转化为SO₄^2-而实现SO₂的处理（总反应为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄）．已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，则另一反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 根据图1可知，制备硫化钠晶体的流程为：无水芒硝（Na₂SO₄）与碳在高温煅烧反应：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫离子水解，则用稀碱溶液浸泡抑制硫离子水解，通过精制获得硫化钠晶体，
（1）Na₂SO₄与碳在高温煅烧，再碱浸、精制得到Na₂S，说明反应有Na₂S生成，且产生等物质的量的CO和CO₂，配平书写方程式；
（2）硫化钠溶液中硫离子水解显碱性，根据水解平衡影响因素分析判断；
（3）溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，代入Ksp[Cu（OH）₂]计算溶液中c（Cu²⁺），再将c（Cu²⁺）代入Ksp（CuS）计算溶液中c（ S^2-）；
（4）①硫化钠的实际用量与理论用量的比值越小，消耗硫化钠少，且汞去除率最高，据此结合图象判断；
②次氯酸钠和硫化钠发生氧化还原反应，次氯酸根被还原为Cl^-，根据电子转移守恒计算S元素在氧化产物中的化合价，确定氧化产物；
（5）Fe³⁺离子具有强氧化性，在溶液中可以将SO₂氧化为SO₄^2-，自身被还原为Fe²⁺，配平书写离子方程式．

解答 解：根据图1可知，制备硫化钠晶体的流程为：无水芒硝（Na₂SO₄）与碳在高温煅烧反应：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫离子水解，则用稀碱溶液浸泡抑制硫离子水解，通过精制获得硫化钠晶体，
（1）Na₂SO₄与碳在高温煅烧，再碱浸、精制得到Na₂S，说明反应有Na₂S生成，且产生等物质的量的CO和CO₂，配平后的化学方程式为：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，
故答案为：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）硫化钠溶液中硫离子水解显碱性，水解过程是吸热反应，加热促进水解进行，稀碱溶液能起到抑制水解的作用，上述流程中采用稀碱液比用热水更好，
故答案为：热水会促进Na₂S水解，而稀碱液能抑制Na₂S水解；
（3）反应后测得溶液的pH=4，则溶液中c（OH^-）=10^-10mol/L，根据Ksp=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，可得c（Cu²⁺）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{-10}）^{2}}$mol/L=2.2mol/L，由Ksp=c（Cu²⁺）c（S^2-）=8.8×10^-36，可得此时溶液中c（ S^2-）=$\frac{8.8×1{0}^{-36}}{2.2}$mol/L=4.0×10^-36mol/L，
故答案为：4.0×10^-36mol/L；
（4）①由图可知，x=12～16，pH介于9～10之间时汞的去除率最大，接近100%，硫化钠的实际用量与理论用量的比值越小，消耗硫化钠少，故选择x=12、pH介于9～10之间
故答案为：12； 9～10之间；
②次氯酸钠和硫化钠发生氧化还原反应，次氯酸根被还原为Cl^-，设S元素在氧化产物中化合价为a，根据电子转移守恒，则0.001mol/L×1L×[a-（-2）]=0.002mol•L^-1×2L，解得a=6，故氧化得到SO₄^2-，处理后的废水中所含的主要阴离子有SO₄^2-、Cl^-，
故答案为：SO₄^2-、Cl^-；
（5）Fe³⁺离子具有强氧化性，在溶液中可以将SO₂氧化为SO₄^2-，自身被还原为Fe²⁺，反应离子方程式为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．

点评 本题是实验制备方案、溶度积有关计算、沉淀转化、氧化还原反应计算、离子方程式书写等，实验拼合型题目，是对基础知识的综合应用，题目难度中等．