Question

BaCl₂·xH₂O是用途广泛的基础化工产品。我国目前主要是用盐酸和硫化钡(含少量Mg^2＋、Fe^3＋等)反应生产BaCl₂·xH₂O，工艺流程如下图所示。

已知：室温时K_sp[Mg(OH)₂]＝1.8×10^－11 ， K_sp[Fe(OH)₃]＝4.0×10^－38 ，请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ中生成的H₂S用足量氨水吸收，一定条件下向所得溶液中通入空气，又可得到单质硫并使吸收液再生，再生反应的化学方程式为_____________________________________。

（2）所得氯化钡粗液中含硫化合物(H₂S、HS^－等)影响产品质量，可鼓入预热后的空气吹除，预热空气的目的是_______________；沉淀A的主要成分是_______________。

（3）热空气吹除时会有部分HS^－转变为S₂O O₃^2－，使产品仍达不到纯度要求，可再进行酸化脱硫，酸化脱硫时的离子方程式为______________________________________________________。

（4）室温时，若加碱调溶液pH调至9，则完全沉淀的离子是__________，另一离子浓度为______mol/L (当溶液中离子浓度小于1×10^－5 mol/L时认为该离子完全沉淀) 。若向0.1 mol/L FeCl₃溶液中加入一定量等浓度的Na₂CO₃溶液，出现的现象________，发生反应的离子方程式___________________。

（5）将足量的SO₂气体通入BaCl₂溶液中有无明显现象_____________（填“有”或“无”），向NaOH溶液中通入足量的SO₂气体，写出所得溶液离子浓度的大小顺序________________。

Answer

（1）2(NH4)2S＋O2＋2H2O＝4NH3·H2O＋2S↓；

（2）升温将使气体的溶解度减小，利于吹除H2S， S(或硫)；

（3）S2O32－＋2H＋＝S↓＋SO2↑＋H2O；

（4） Fe3+；0.18；产生红褐色沉淀并有气体放出；2Fe3+ + 3CO32－＋3H2O＝2Fe(OH)3↓＋3CO2↑

（5） 无， c（Na+）＞c（HSO3－）＞c（H+）＞c（SO32－）＞c（OH－）

【解析】

试题分析：（1）H2S用足量氨水吸收，会生成硫化铵，硫离子易被氧化，空气中的氧气能将硫化铵氧化成硫单质，反应的化学方程式为2(NH4)2S＋O2＋2H2O＝4NH3·H2O＋2S↓；

（2）预热后的空气能使溶液温度升高，从而减小气体在溶液中的溶解度，有利于吹除硫化氢，同时空气中有氧气，能将部分硫化氢氧化成硫单质而形成沉淀，因此沉淀A的主要成分是硫；

（3）S2O32－在酸性条件下发生自身氧化还原反应生成二氧化硫和硫单质，反应的离子方程式为S2O32－＋2H＋＝S↓＋SO2↑＋H2O。

（4）室温时，若加碱调溶液pH调至9，此时溶液中氢氧根的浓度是10－5mol/L，则根据氢氧化镁和氢氧化铁的溶度积常数可知溶液中镁离子浓度是mol/L＞10－5mol/L，镁离子没有沉淀完全。溶液中铁离子浓度是mol/L＜10－5mol/L，则完全沉淀的离子是铁离子。铁离子和碳酸根离子水解相互促进生成氢氧化铁和二氧化碳，因此实验现象是产生红褐色沉淀并有气体放出，反应的离子方程式为2Fe3+ + 3CO32－＋3H2O＝2Fe(OH)3↓＋3CO2↑；

（5）亚硫酸的酸性弱于盐酸，则将足量的SO2气体通入BaCl2溶液中不反应，没有无明显现象；向NaOH溶液中通入足量的SO2气体生成亚硫酸氢钠，亚硫酸氢根的电离程度大于其水解程度，溶液显酸性，因此所得溶液离子浓度的大小顺序为c（Na+）＞c（HSO3－）＞c（H+）＞c（SO32－）＞c（OH－）。

【考点定位】本题考查了BaCl2•2H2O制备实验方案的设计方法

【名师点晴】该题为高考的热点，正确理解制备流程、反应原理为解答关键，涉及知识点较多，有一定的综合性，试题充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力。工艺流程题的一般解题思路为：明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。解决本类题目的基本方法和步骤为：（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。