Question

1．硫及其化合物在工农业生产中有着重要的应用．
（1）某实验小组在实验窒用BaSO₄、炭混合，在高温煅烧制备BaS，查表得：
BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H₁=+571.2 kJ?mol^-1①
BaSO₄（s）+2C（s）=BaS（s）+2CO₂（g）△H₂=+226.2 kJ?mol^-1②
则反应C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO（g）的△H₃=+172.5kJ?mol^-1
实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温．
（2）雄黄（As₄S₄）和雌黄（As₂S₃）是提取砷的主要矿物原料．已知As₂S₃和HNO₃有如下反应：
As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-=2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O
当反应中转移电子的数目为2mol时，生成H₃AsO₄的物质的量为0.4mol．
（3）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量．其中主要含硫各物种（H₂S、HS^-、S^2-）的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如图所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）．

①含硫物种B表示HS^-．在滴加盐酸过程中，溶液中c（Na⁺）与含硫各物种浓度的大小关系为c（填字母）．　　　　　　　　　　
a．c（Na⁺）=c（H₂S）+c（HS^-）+2c（S^2-）
b．2c（Na⁺）=c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）　　　　　
c．c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]
②NaHS溶液呈碱性，若向溶液中加入CuSO₄溶液，恰好完全反应，所得溶液呈强酸性，其原因是Cu²⁺+HS^-=CuS↓+H⁺（用离子方程式表示）．
（4）在高温下，H₂S可完全分解为硫单质S_n（g）和H₂，实验测得分解产物中H₂与S_n（g）物质的量之比4：1，则n的值为4，写出其分解反应方程式为4H₂S=4H₂+S₄（g）．

Answer 1

分析 （1）根据所给的热化学方程式，结合要求的反应，利用盖斯定律来分析计算；加入过量C可提高重晶石的转化率，同时维持反应进行；
（2）As₂S₃+10H⁺+10NO₃^-═2H₃AsO₄+3S+10NO₂↑+2H₂O中，As元素的化合价由+3价升高为+5价，S元素的化合价由-2价升高为0，N元素的化合价由+5价降低为+4，以此来解答；
（3）①向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，盐酸和氢氧化钠先反应，然后和硫化钠反应，结合图1所示H₂S、HS^-、S^2-的分布分数进行解答；NaHS的含量先增加后减少；根据物料守恒可求得滴加过程中，溶液中微粒浓度大小关系；
②NaHS溶液中加入CuSO₄溶液，会发生反应生成硫化铜和酸；
（4）在高温下，H₂S可完全分解为硫单质S_n（g）和H₂，实验测得分解产物中H₂与S_n（g），反应方程式为：nH₂S=nH₂+S_n（g），物质的量之比4：1，所以n=4，所以反应方程式为：4H₂S=4H₂+S₄（g）．

解答 解：（1）利用盖斯定律求解：
BaSO₄（s）+4C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ•mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ•mol^-1    ②
将以上两个热化学方程式相减，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO（g）△H₃=$\frac{571.2LJ/mol-226.2KJ/mol}{2}$=+172.5kJ•mol^-1，加入过量C可提高重晶石的转化率，以上反应为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温，
故答案为：+172.5；使BaSO₄得到充分的还原（或提高BaS的产量），①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温；
（2）由反应可知，As元素的化合价由+3价升高为+5价，S元素的化合价由-2价升高为0，生成2molH₃AsO₄时．转移电子10mol，
则当反应中转移电子的数目为2mol时，生成H₃AsO₄的物质的量为0.4mol，
故答案为：0.4 mol；
（3）①向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，盐酸和氢氧化钠先反应，然后和硫化钠反应，A表示含硫微粒浓度减小为S^2-，B先增加后减少为HS^-，C浓度一直在增加为H₂S，向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸，因体积相同，设Na₂S、NaOH各为1mol，则n（Na）=3n（S），溶液中含硫的微粒为HS^-、S^2-、H₂S，则c（Na⁺）=3[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]，或溶液中存在电荷守恒得到c（Na⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）+c（HS^-）+2c（S^2-）-c（H⁺）；
故答案为：HS^-；c；
 ②NaHS溶液中加入CuSO₄溶液，会发生反应Cu²⁺+HS^-=CuS↓+H⁺，溶液显示强酸性，故答案为：Cu²⁺+HS^-=CuS↓+H⁺；
（4）在高温下，H₂S可完全分解为硫单质S_n（g）和H₂，实验测得分解产物中H₂与S_n（g），反应方程式为：nH₂S=nH₂+S_n（g），物质的量之比4：1，所以n=4，所以反应方程式为：4H₂S=4H₂+S₄（g），故答案为：4；4H₂S=4H₂+S₄（g）．

点评 本题涉及盖斯定律的应用、氧化还原反应以及溶液中离子浓度之间的关系等知识的考查，综合性强，难度中等．