Question

硫化钠又称硫化碱，易潮解、能与空气中CO₂及O₂作用而变质，可用于脱硫、染料工业制取硫化青和硫化蓝的原料等。回答下列问题：

（1）硫化钠的电子式为______。

（2）已知25℃时，H₂S的电离常数Ka₁=1.3×10^-7、Ka₂=7.1×10^-15。

①0.01mol/L Na₂S溶液中，离子浓度从大到小的顺序为________。

②该温度下，S^2-+H₂OHS^-+OH^-的电离常数K=_______。

（3）硫化钠可高效脱除SO₂，流程如下图所示：

①吸收塔中发生反应的化学方程式为_________。

②已知下列热化学方程式：

(I)Na₂SO₄(s)+2C(s)=Na₂S(s)+2CO₂(g）△H₁=-225.2kJ·mol^-1

(Ⅱ)CO₂(g)+ C(s)=2CO(g）△H₂=172.4kJ·mol^-1

写出再生塔中固体硫酸钠生成固体硫化钠的热化学方程式为________。

（4）在VL恒容反应器中加入a mol Na₂SO₄并通入4a molH₂，一定条件下发生反应：Na₂SO₄(s）+4H₂(g) Na₂S(s)+4H₂O(g)，硫酸钠的转化率（x）随温度的变化如下图所示：

①该反应的△H________0（填”>”或“<”）。

②在t h时，测测得残留固体的质量为bg，则0-t h中内，H₂O的平均速率____（用含a、b、t、V、的代数式表示），到t h 时，Na₂SO₄的转化率为____（用含a、b的代数式表示）。

Answer

c(Na+)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H+) 1.41 2SO2 +Na2S = Na2SO4 +2S Na2SO4(s)+4CO(g) = Na2S(s)+4CO2(g) H=－119.6kJ·mol－1 ＞

【解析】试题分析：（1）硫化钠是离子化合物。

（2）已知25℃时，H2S的电离常数Ka1=1.3×10-7、Ka2=7.1×10-15。

①根据 Na2S溶液中，S2-第一步水解程度大于第二步水解判断离子浓度大小。

②根据S2-+H2OHS-+OH-的电离常数K= 计算。

（3）①根据流程图，吸收塔中SO2、Na2S反应生成Na2SO4和S。

②根据盖斯定律计算固体硫酸钠生成固体硫化钠的焓变。

（4）①根据温度越高硫酸钠转化率越大分析该反应的△H。

②先利用差量法计算生成水的物质的量，在根据 计算则0-t h中内H2O的平均速率。

解析：（1）硫化钠是离子化合物，电子式为。

（2）已知25℃时，H2S的电离常数Ka1=1.3×10-7、Ka2=7.1×10-15。

①Na2S溶液中，存在 、，S2-第一步水解程度大于第二步水解，离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H+) 。

②S2-+H2OHS-+OH-的电离常数K= 1.41。

（3）①根据流程图，吸收塔中SO2、Na2S反应生成Na2SO4和S，根据电子守恒，反应方程式为2SO2 +Na2S = Na2SO4 +2S。

②(I)Na2SO4(s)+2C(s)=Na2S(s)+2CO2(g）△H1= 225.2kJ·mol-1

(Ⅱ)CO2(g)+ C(s)=2CO(g）△H2=172.4kJ·mol-1

根据盖斯定律(I)－(Ⅱ)×2得Na2SO4(s)+4CO(g) = Na2S(s)+4CO2(g) H=－119.6kJ·mol－1 。

（4）①根据温度越高硫酸钠转化率越，平衡正向移动，所以该反应的△H>0。

②设生成水的物质的量为x mol。消耗硫酸钠的物质的量是y mol

, ，x= ，y=

根据 ， 0-t h中内H2O的平均速率是 =；Na2SO4的转化率为÷a×100%=。

点睛：多元弱酸根离子水解分步进行，第一步水解程度大于第二步水解。所以硫化钠溶液离子浓度c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H+)。