Question

（13分）工业上用重晶石(BaSO₄)制备其他钡盐的常用方法主要有高温煅烧还原法、沉淀转化法等。

I．高温煅烧还原法

工业上利用重晶石高温煅烧还原法制备BaCl₂的工艺流程图如下：

某研究小组在实验室用重晶石（主要成分BaSO₄）对工业过程进行模拟实验。查表得：

BaSO₄(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s)   △H₁ = + 571.2 kJ·mol^-1     ①

BaSO₄(s) + 2C(s)2CO₂(g) + BaS(s)   △H₂ = + 226.2 kJ·mol^-1     ②

（1）气体用过量NaOH溶液吸收,得到硫化钠。Na₂S水解的离子方程式为：              。

（2）反应C(s) + CO₂(g)2CO(g)的△H＝                    kJ·mol^-1。

（3）实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的可能是                      。

II．沉淀转化法

（4）已知K_SP(BaSO₄) =1.0×10^-10，K_SP(BaCO₃)=2.5×10^-9。某同学设想用饱和Na₂CO₃溶液和盐酸将BaSO₄转化成BaCl₂，若用10 L Na₂CO₃溶液一次性溶解并完全转化1.0 mol BaSO₄（溶液体积变化可忽略不计）， 则该转化过程的离子方程式为              ； 反应的平衡常数K=           ；Na₂CO₃溶液的最初浓度不得低于                  。

Answer

（1）S2- + H2O HS- +OH-；HS- + H2O H2S +OH-（写第一步即可）（2分）

（2）+ 172.5 ；（2分） （3）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。（其他合理答案也给分）（2分）

（4）BaSO4(s) + CO32-(aq)BaCO3(s) + SO42-（3分） 0.04（2分）；2.6 mol/L（2分）

【解析】

试题分析：（1）硫化钠是强碱弱酸盐，硫离子水解，方程式为S2- + H2O HS- +OH-。

（2）已知BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) △H1＝+ 571.2 kJ·mol-1 ①，BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) △H2 = + 226.2 kJ·mol-1 ②，则根据盖斯定律可知（①—②）÷2即可得到反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H＝+ 172.5kJ·mol-1。

（3）过量的碳能使BaSO4得到充分的还原（或提高BaS的产量）；同时①②为吸热反应，炭和氧气反应放热可以维持反应所需高温，所以实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气。

（4）饱和Na2CO3溶液和BaSO4反应的离子方程式为BaSO4(s) + CO32-(aq)BaCO3(s) + SO42-；反应的平衡常数K＝。当完全转化后溶液中硫酸根的浓度是1mol÷10L＝0.1mol/L，所以溶液中碳酸根的浓度是0.1mol/L÷0.04＝2.5mol/L。生成1mol碳酸钡消耗1mol碳酸钠，所以碳酸钠的起始浓度不低于＝2.6mol/L。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析以及溶解平衡的应用