Question

5．硫化鈉主要用于皮革、毛紡、高檔紙張、染料等行業(yè)．生產(chǎn)硫化鈉大多采用無水芒硝（Na₂SO₄）-炭粉還原法，其流程示意圖如圖1：

（1）上述流程中若煅燒所得氣體為等物質(zhì)的量的CO和CO₂，寫出煅燒時(shí)發(fā)生的總的化學(xué)反應(yīng)方程式為3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑．
（2）上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，理由是熱水會(huì)促進(jìn)Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解．
（3）皮革工業(yè)廢水中的汞常用硫化鈉除去，汞的去除率與溶液的pH和x（x 代表硫化鈉的實(shí)際用量與理論用量的比值）有關(guān)（如圖2所示）．為使除汞效果最佳，應(yīng)控制的條件是x=12、pH介于9～10之間．
（4）取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢瑁��?nbsp;  反應(yīng)后測(cè)得溶液的pH=4，則此時(shí)溶液中c（ S^2-）=4.0×10^-36mol/L（保留兩位有效數(shù)字）．（已知：CuS、Cu（OH）₂的Ksp分別為8.8×10^-36、2.2×10^-20）

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）根據(jù)通過信息確定反應(yīng)物、生成物，然后根據(jù)“產(chǎn)生等物質(zhì)的量的CO和CO₂”及化合價(jià)變化相等寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性的水解平衡影響因素分析判斷；
（3）依據(jù)圖象中曲線分析汞去除率最佳PH和x的取值；
（4）常溫時(shí)CuS、Cu（OH）₂的Ksp，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算得到，依據(jù)溶液PH計(jì)算溶液中銅離子濃度，依據(jù)CuS的Ksp計(jì)算得到硫離子的濃度．

解答 解：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\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，由于硫離子水解，則用稀堿溶液浸泡煅燒產(chǎn)物得硫化鈉溶液，通過精制獲得硫化鈉晶體，
（1）根據(jù)題干信息，硫酸鈉與碳反應(yīng)生成等物質(zhì)的量的CO和CO₂，C元素化合價(jià)從0價(jià)被氧化成+4、+2價(jià)，化合價(jià)升高至少為：（4-0）+（2-0）=6，硫酸鈉中+6價(jià)S元素被還原為-2價(jià)，化合價(jià)降低了8價(jià)，則化合價(jià)變化的最小公倍數(shù)為24，則硫酸鈉的系數(shù)為3，一氧化碳、二氧化碳的系數(shù)為4，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平，配平后的化學(xué)方程式為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑，
故答案為：3Na₂SO₄+8C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂S+4CO₂↑+4CO↑；
（2）上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，硫化鈉溶液中硫離子水解顯堿性，水解過程是吸熱反應(yīng)，加熱促進(jìn)水解進(jìn)行，稀堿溶液能起到抑制水解的作用，
故答案為：熱水會(huì)促進(jìn)Na₂S水解，而稀堿液能抑制Na₂S水解；
（3）依據(jù)圖象中曲線分析，汞去除率最佳PH和x的取值是x=12 pH介于9～10之間時(shí)汞的去除率最大，接近100%，
故答案為：x=12； pH介于9～10之間；
（4）取硫化鈉晶體（含少量NaOH）加入到硫酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢瑁�若反�?yīng)后測(cè)得溶液的pH=4，c（OH^-）=10^-10mol/L，
常溫時(shí)CuS、Cu（OH）₂的Ksp分別為8.8×10^-36、2.2×10^-20，
根據(jù)氫氧化銅的溶度積可得：Ksp=c（Cu²⁺）×c²（OH^-）=2.2×10^-20，解得：c（Cu²⁺）=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{（1{0}^{-10}）^{2}}$mol/L=2.2mol/L，
根據(jù)硫化銅的溶度積可得：Ksp=c（Cu²⁺）c（S^2-）=8.8×10^-36，
則此時(shí)溶液中c（ S^2-）=$\frac{8.8×1{0}^{-36}}{2.2}$mol/L=4.0×10^-36mol/L，
故答案為：4.0×10^-36mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備、電解原理及其應(yīng)用等知識(shí)，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(jì)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(shí)的能力，題目難度中等．