Question

硫酸鹽在生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用．
Ⅰ．工業(yè)上以重晶石（主要成分BaSO₄）為原料制備BaCl₂，其工藝流程示意圖如圖1所示：

某研究小組查閱資料得：
BaSO₄（s）+4C（s）

高溫  .

4CO（g）+BaS（s）△H₁=+571.2kJ?mol^-1       ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高溫  .

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=+226.2kJ?mol^-1      ②
（1）用過量NaOH溶液吸收氣體，得到硫化鈉．該反應(yīng)的離子方程式是

H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O

．S^2-+H₂O?HS^-+OH^-；HS^-+H₂O

高溫

H₂S+OH^-
（2）反應(yīng)C（s）+CO₂（g）═2CO（g）的△H=

+172.5 kJ?mol^-1

．
（3）實際生產(chǎn)中必須加入過量的炭，同時還要通入空氣，其目的有兩個
①從原料角度看，

使BaSO₄得到充分的還原，提高BaS的產(chǎn)量

；
②從能量角度看，①②為吸熱反應(yīng)，炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫．
（4）該小組同學(xué)想對BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡做進(jìn)一步研究，查資料發(fā)現(xiàn)在某溫度時BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖2所示．
該小組同學(xué)提出以下四種觀點：
①當(dāng)向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺使SO₄^2-沉淀
完全，則此時SO₄^2-在溶液中的濃度為0
②加入Na₂SO₄可以使溶液由a點變到b點
③通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點
④d點無BaSO₄沉淀生成
其中正確的是

④

（填序號）．
Ⅱ．某燃料電池以CaHSO₄固體為電解質(zhì)傳遞H⁺，其基本結(jié)構(gòu)如圖3所示，電池總反應(yīng)可表示為2H₂+O₂═2H₂O．
請回答：
（5）H⁺由

a

極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到另一極（填a或者b）．
（6）b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是

O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O

．

Answer 1

分析：I．（1）硫化氫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硫化鈉和水；
（2）根據(jù)蓋斯定律書寫；
（3）加入過量C可提高冰晶石的轉(zhuǎn)化率，同時維持反應(yīng)進(jìn)行；
（4）①難溶電解質(zhì)溶液中存在電離平衡；
②加人Na₂SO₄后平衡逆向移動，但仍在線上移動；
③蒸發(fā)使離子濃度增大，d點不可能到c點；
④d點表示Qc＜K_sp，溶液不飽和；
II．（5）負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
（6）根據(jù)電池總反應(yīng)：2H₂+O₂=2H₂O可知：通入氫氣的一極為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)為H₂-2e^-═2H⁺，通入氧氣的一極為電池的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O．

解答：解：Ⅰ．（1）硫化氫和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硫化鈉和水，離子反應(yīng)方程式為：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O，
故答案為：H₂S+2OH^-═2S^2-+H₂O；
（2）BaSO₄（s）+4C（s）

高溫  .

4CO（g）+BaS（s）△H₁=571.2kJ?mol^-1     ①
BaSO₄（s）+2C（s）

高溫  .

2CO₂（g）+BaS（s）△H₂=226.2kJ?mol^-1    ②
將以上兩個熱化學(xué)方程式相減，然后除以2可得：
C（s）+CO₂（g）

高溫  .

2CO（g）△H=

571.2kJ/mol-226.2kJ/mol

2

=+172.5kJ?mol^-1，
故答案為：+172.5 kJ?mol^-1 ；
（3）加入過量C使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量），可提高冰晶石的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：使BaSO₄得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）；
（4）①當(dāng)向含有SO₄^2-的溶液中加入Ba²⁺使SO₄^2-沉淀完全，此時溶液中還有部分硫酸鋇，硫酸鋇是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，所以溶液中硫酸根離子濃度不是0，故錯誤；
②硫酸鋇溶液中存在著溶解平衡，a點在平衡曲線上，加入Na₂SO₄，會增大c（SO₄^2-），平衡左移，c（Ba²⁺）應(yīng)降低，故錯誤；
③d點時溶液不飽和，蒸發(fā)溶劑水，c（SO₄^2-）、c（Ba²⁺）均增大，故錯誤；
④d點表示Qc＜K_sp，溶液不飽和，不會有沉淀析出，故正確；
故選④；
Ⅱ．（5）該原電池中，氫氣電極為負(fù)極，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水是，所以氫離子由負(fù)極a移向正極，故答案為：a；
（6）正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺═2H₂O．

點評：本題考查了原電池原理、難溶物的溶解平衡、蓋斯定律等知識點，注意原電池中離子的移動方向、難溶電解質(zhì)在水中的沉淀溶解平衡特點，難度中等．