Question

12．無水芒硝（Na₂SO₄）是重要的工業(yè)原料，具有十分廣泛的用途．回答下列問題：
Ⅰ．無水芒硝制備Na₂S的流程如圖（a）所示：

（1）若煅燒時，生成氣體為物質(zhì)的量之比1：1的CO和CO₂，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑．
（2）用稀堿液浸取比用熱水好，理由為熱水能促進Na₂S水解，而稀堿可抑制Na₂S水解．
（3）進行過濾操作時，玻璃棒的作用為引流．
（4）Na₂S常用于除去皮革工業(yè)廢水中的汞，汞的去除率與溶液的pH和x（x代表硫化鈉的實際用量與理論用量的比值）的關(guān)系如圖（b）所示．為使除汞效果最佳，應(yīng)控制的條件x=12；pH的范圍為9～10之間．
（5）25℃時，Ksp（HgS）=1.6×10^-52．該溫度下，0.1mol•L^-1的Na₂S溶液中，HgS的溶解度為3.728×10^-50g．（假設(shè)溶液密度ρ=1.0g•mL^-1）
Ⅱ．無水芒硝制備Na₂S₂O₃．
（6）第一步：一定條件下，將H₂S通入芒硝溶液中，生成Na₂SO₃和S；第二步：Na₂SO₃和S粉反應(yīng)生成Na₂S₂O₃；第三步：分離提純．
①第一步反應(yīng)的離子方程式為2H₂S+SO₄^2-+4H⁺═3S↓+4H₂O．
②用第三步所得Na₂S₂O₃配制成0.01000mol•L^-1標(biāo)準(zhǔn)液，滴定25.00mL碘水．滴定時，所用指示劑的名稱為淀粉；若滴定時平均消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積為10.00mL，發(fā)生的反應(yīng)為2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，則該碘水中I₂的含量為5.08×10^-4g•mL^-1．

Answer 1

分析 根據(jù)圖1可知，制備硫化鈉晶體的流程為：無水芒硝（Na₂SO₄）與碳在高溫煅燒反應(yīng)：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫離子水解，則用稀堿溶液浸泡抑制硫離子水解，通過精制獲得硫化鈉晶體，
（1）煅燒中得到等物質(zhì)的量的CO和CO₂，S元素被還原得到Na₂S；
（2）熱水促進硫化鈉水解，用堿液抑制硫化鈉水解；
（3）過濾操作時，玻璃棒的作用為引流；
（4）硫化鈉實際用量與理論用量比值x越小、汞除去率越高，最佳效果；
（5）據(jù)K_sp（HgS）=1.6×10^-52，c（S^2-）=1×10^-5mol/L計算可求得c（Hg²⁺），進而確定HgS的溶解度；
（6）①H₂S通入Na₂SO₄溶液中，生成Na₂SO₃和S，根據(jù)元素守恒書寫離子方程式；
②根據(jù)碘與淀粉顯藍色，選擇指示劑，根據(jù)Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量，結(jié)合2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，計算碘的物質(zhì)的量，碘水中I₂的含量．

解答 解：（1）煅燒中得到等物質(zhì)的量的CO和CO₂，S元素被還原得到Na₂S，反應(yīng)方程式為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
故答案為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）Na₂S是強堿弱酸鹽，水解后溶液顯堿性，加熱會促進S^2-水解，而加堿則可以抑制其水解，
故答案為：熱水能促進Na₂S水解，而稀堿可抑制Na₂S水解；
（3）進行過濾操作時，玻璃棒的作用為引流；
故答案為：玻璃棒的作用為引流；
（4）硫化鈉實際用量與理論用量比值x越小、汞除去率越高，最佳效果，由圖象可知當(dāng)pH介于9～10時，x=12時汞的除去率最大，
故答案為：12；9～10之間；
（5）據(jù)K_sp（HgS）=1.6×10^-52，c（S^2-）=0.1mol/L計算可求得c（Hg²⁺）=1.6×10^-51mol/L，所以HgS溶解度為1.6×10^-51×（32+201）×$\frac{100}{1000}$g=3.728×10^-50g，
故答案為：3.728×10^-50g；
（6）①H₂S通入Na₂SO₄溶液中，生成Na₂SO₃和S，反應(yīng)的離子方程式為2H₂S+SO₄^2-+4H⁺═3S↓+4H₂O，
故答案為：2H₂S+SO₄^2-+4H⁺═3S↓+4H₂O；
②根據(jù)碘與淀粉顯藍色，所以選擇淀粉作指示劑，根據(jù)題意，Na₂S₂O₃的物質(zhì)的量為0.01000mol•L^-1×10.00mL=1.0×10^-4 mol，結(jié)合2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-，可知碘的物質(zhì)的量為5.0×10^-5 mol，所以碘水中I₂的含量為$\frac{5.0×10{\;}^{-5}mol×254g/mol}{0.025L}$=5.08×10^-4 g•mL^-1，
故答案為：淀粉；5.08×10^-4．

點評 本題考查了物質(zhì)制備、電解原理及其應(yīng)用等知識，題目難度中等，試題涉及物質(zhì)制備原理、化學(xué)方程式書寫方法、電解原理及電極反應(yīng)式的書寫、溶度積常數(shù)的計算等，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力，是一道質(zhì)量較好的題目．