Question

硫化鈉是重要的工業原料。
（1）高溫時，等物質的量甲烷與硫酸鈉在催化劑作用下恰好完全反應，制得硫化鈉。反應的化學方程式為__________________。
（2）甲同學往某Na₂S樣品（含Na₂CO₃、Na₂SO₄雜質）溶液中加人少量BaS溶液，產生白色沉淀，過濾，向濾渣中加人過量鹽酸，沉淀完全溶解。由此得出結論：相同溫度下，K_sp(BaCO₃)<K_sp(BaSO₄)。
①沉淀溶于鹽酸的離子方程式是__________________。
②僅由上述實驗無法判斷K_sp(BaCO₃)與K_sp(BaSO₄)的大小關系，理由是______。
（3）利用Na₂S為沉淀劑由鋅灰可制得ZnS。鋅灰經稀硫酸浸取后所得浸取液含Zn²⁺、Cd²⁺、Al³⁺、Fe²⁺_, Fe³⁺等，由該浸取液制備ZnS的工藝流程如下圖所示。

①步驟（i）所得濾渣中含有鋁元素的物質為______（填化學式）。
②步驟（ii）所加ZnO的作用為____________。
③步驟（iii）中得到Cd單質的離子方程式為____________。

Answer 1

（15分）
（1）CH₄+Na₂SO₄Na₂S+CO₂+2H₂O（3分）
（2）BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O（3分）
沉淀的形成除了與K_sp有關外，還與溶液中沉淀組分的離子濃度大小有關（或其他合理答案）（2分）
（3）①Al(OH)₃（2分）
②調節溶液的pH，使Fe³⁺形成Fe(OH)₃沉淀（2分）
③Cd²⁺+Zn=Cd+Zn²⁺（3分）

試題分析：（1）、硫酸鈉變為硫化鈉時，硫元素由+6價降為—2價，由此推斷甲烷中碳元素的化合價升高，由—4價升為+4價，生成CO₂，根據最小公倍數法配平可得反應式CH₄+Na₂SO₄Na₂S+CO₂+2H₂O；（2）、Na₂CO₃、Na₂SO₄與BaS溶液均能反應生成白色的沉淀，但是BaCO₃能溶于鹽酸，反應式為BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，而BaSO₄不溶于鹽酸，但是不能說明K_sp(BaCO₃)<K_sp(BaSO₄)，因為沉淀的形成除了與K_sp有關外，還與溶液中沉淀組分的離子濃度大小有關（或其他合理答案）；（3）、①pH=5時，Al³⁺幾乎完全沉淀，則步驟（i）所得濾渣含有鋁元素的物質為Al(OH)₃；②步驟（ii）所加H₂O₂/H⁺的目的可以使Fe²⁺完全氧化為Fe³⁺，所加ZnO固體可以消耗溶液中的H⁺，減小H⁺濃度，使Fe³⁺徹底水解為Fe(OH)₃沉淀，從而除鐵；③步驟（iii）所加Zn能還原Cd²⁺，反應式為Cd²⁺+Zn=Cd+Zn²⁺，從而除鎘。