Question

20．硫及其化合物在生产及生活中有着广泛的应用．
（1）硫单质的结构有多种形式，其中一种的球棍模型如图（）所示，该单质与NaOH溶液反应时产物之一为Na₂SO₃，写出该反应的离子方程式：3S₈+48OH^-=16S^2-+8SO₃^2-+24H₂O．
（2）有200mL含有BaCl₂和Ba（NO₃）₂的稀溶液，将其均匀分为两份，向其中一份中缓慢通入足量SO₂，最终得到a mol沉淀（设硫元素全部转化为沉淀），此过程中的（总）反应离子方程式为：3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO．原溶液中c（NO₃^-）=$\frac{20a}{3}$（用含a的数值表示）；向另一份溶液中加入0.005mol SO₃后，溶液的pH的值为1．
（3）Al₂S₃只能用干法制备而不能用湿法制备，其原因是（用方程式表示）Al₂S₃+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑．
（4）Na₂S₂O₃常用语准确测量碘溶液中c（I₂），某同学准确量取20.00mL碘的溶液及适当的指示剂并置于锥形瓶中，然后用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，最终消耗了浓度为c mol/L的Na₂S₂O₃溶液V mL（滴定中的反应为：2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-）则滴定中点观察到的现象为溶液由蓝色变化为无色，溶液中c（I₂）=0.025cVmol/L．
（5）BaSO₄既难溶于水也难溶于一般的酸，但可利用Na₂CO₃溶液、盐酸将其转化为BaCl₂，已知25℃时，Ksp（BaSO₄）=1.0×10^-10；Ksp（BaCO₃）=2.5×10^-9，则BaSO₄转化为BaCO₃反应的平衡常数K=0.04，若用浓度为2.5mol/L的Na₂CO₃溶液溶解1mol BaSO₄，则所用Na₂CO₃溶液的体积至少为10L（忽略溶液体积的变化）．

Answer 1

分析 （1）硫单质和氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠，硫元素化合价升高，则另一种生成物质是硫元素化合价降低生产的硫化钠，结合原子守恒和电荷守恒书写得到离子方程式；
（2）向含有BaCl₂ 和Ba（NO₃）₂ 的稀溶液缓慢加入足量的SO₂，发生3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO，以此可计算c（NO₃^- ），溶液中加入0.005mol SO₃，首先发生SO₃+H₂O=2H⁺+SO₄^2-，以此计算液的pH的值；
（3）Al₂S₃是弱酸弱碱盐，与水发生双水解反应生成氢氧化铝和硫化氢，据此书写；
（4）反应原理中，碘单质遇到淀粉显示蓝色，可选淀粉为指示剂；当碘单质完全反应后溶液由蓝色变为无色，据此判断滴定终点；根据反应I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，根据关系式计算出碘单质的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算浓度；
（5）一定浓度下，硫酸钡可以转化为碳酸钡沉淀，结合溶度积常数计算得到反应的平衡常数，根据沉淀转化的定量关系计算溶解1mol硫酸钡需要的碳酸钠物质的量，c=$\frac{n}{V}$计算得到溶液体积．

解答 解：（1）硫单质和氢氧化钠溶液反应 单质的歧化反应，生成亚硫酸钠，硫元素化合价升高，则另一种生成物质是硫元素化合价降低生产的硫化钠，结合原子守恒和电荷守恒书写得到离子方程式为：3S₈+48OH^-=16S^2-+8SO₃^2-+24H₂O；
故答案为：3S₈+48OH^-=16S^2-+8SO₃^2-+24H₂O；
（2）向含有BaCl₂ 和Ba（NO₃）₂ 的稀溶液缓慢加入足量的SO₂，发生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，首先发生SO₃+H₂O=2H⁺+SO₄^2-，n（H⁺）=2n（SO₃）=0.01mol，
n（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，pH=1，
故答案为：3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O+3SO₂=3BaSO₄+4H⁺+2NO；$\frac{20a}{3}$mol/L；1；
（3）Al₂S₃是弱酸弱碱盐，与水发生双水解反应，其反应为：Al₂S₃+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑，所以Al₂S₃固体的制备过程中不能有水；
故答案为：Al₂S₃+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3H₂S↑；
（4）反应原理中，碘单质遇到淀粉显示蓝色，可选淀粉为指示剂；当碘单质完全反应后溶液由蓝色变为无色，据此判断滴定终点，准确量取20.00mL碘的溶液及适当的指示剂并置于锥形瓶中，然后用Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，最终消耗了浓度为c mol/L的Na₂S₂O₃溶液V mL（滴定中的反应为：2S₂O₃^2-+I₂═2I^-+S₄O₆^2-），根据反应I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，
1      2
n      cmol/L×V×10^-3L
n=5cV×10^-4mol
再根据计算c（I₂）=$\frac{n}{V}$=$\frac{5cV×1{0}^{-4}mol}{0.020L}$=0.025cVmol/L；
故答案为：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，
设需要碳酸钠溶液体积为VL，则反应后c（SO₄^2-）=$\frac{1}{V}$mol/L，
若用浓度为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；
故答案为：0.04；10．

点评 本题考查化学方程式的计算，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意把握离子方程式的书写，为解答该题的关键，难度中等．