Question

硫化鈉是重要的工業(yè)原料．
（1）高溫時(shí)，物質(zhì)的量相等的甲烷與硫酸鈉在催化劑作用下恰好完全反應(yīng)，制得硫化鈉．反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）甲同學(xué)往某Na ₂S樣品（含Na ₂CO ₃、Na ₂SO ₄雜質(zhì)）溶液中加人少量BaS溶液，產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)濾，向?yàn)V渣中加人過(guò)量鹽酸，沉淀完全溶解．
①沉淀溶于鹽酸的離子方程式是

 

．
②甲同學(xué)由上述實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：相同溫度下，K _sp（BaCO ₃）＜K _sp（BaSO ）．
乙同學(xué)認(rèn)為僅由上述實(shí)驗(yàn)無(wú)法推導(dǎo)出K _sp（BaCO ₃）與K _sp（BaSO ₄）的大小關(guān)系，理由是

 

．
（3）利用Na ₂S為沉淀劑，由鋅灰可制得ZnS．鋅灰經(jīng)稀硫酸浸取后所得浸取液含Zn ²⁺、Cd ²⁺、Al ³⁺、Fe ²⁺，F(xiàn)e³⁺等，由該浸取液制備ZnS的工藝流程如下圖所示．
步驟（i）所得濾渣中含有鋁元素的物質(zhì)為

 

（填化學(xué)式）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）硫酸鈉變?yōu)榱蚧�鈉時(shí)，硫元素由+6價(jià)降為-2價(jià)，由此推斷甲烷中碳元素的化合價(jià)升高，由-4價(jià)升為+4價(jià)，生成CO ₂，根據(jù)最小公倍數(shù)法配平可得反應(yīng)式CH ₄+Na₂SO ₄

高溫    .

催化劑

Na ₂S+CO ₂+2H ₂O；
（2）Na ₂ CO ₃、Na ₂ SO ₄ 與BaS溶液均能反應(yīng)生成白色的沉淀，但是BaCO ₃ 能溶于鹽酸，反應(yīng)式為BaCO ₃+2H⁺=Ba ²⁺+CO ₂↑+H ₂ O，而B(niǎo)aSO ₄ 不溶于鹽酸，但是不能說(shuō)明K _sp （BaCO ₃ ）＜K _sp （BaSO ₄ ），因?yàn)槌恋淼男纬沙�了與K _sp 有關(guān)外，還與溶液中沉淀組分的離子濃度大小有關(guān)；
（3）根據(jù)題中流程可知，鋅灰經(jīng)稀硫酸浸取后所得浸取液含Zn ²⁺、Cd ²⁺、Al ³⁺、Fe ²⁺，F(xiàn)e³⁺等，調(diào)節(jié)溶液pH=5時(shí)Al ³⁺，F(xiàn)e³⁺沉淀完全，濾液經(jīng)過(guò)雙氧水氧化可除去溶液中的Fe ²⁺，再加入鋅，可除去溶液中的Cd ²⁺，再加故硫化鈉可得硫化鋅沉淀，所以pH=5時(shí)，Al ³⁺ 幾乎完全沉淀，則步驟（i）所得濾渣含有鋁元素的物質(zhì)為Al（OH） ₃．

解答： 解：（1）硫酸鈉變?yōu)榱蚧�鈉時(shí)，硫元素由+6價(jià)降為-2價(jià)，由此推斷甲烷中碳元素的化合價(jià)升高，由-4價(jià)升為+4價(jià)，生成CO ₂，根據(jù)最小公倍數(shù)法配平可得反應(yīng)式CH ₄+Na₂SO ₄

高溫    .

催化劑

Na ₂S+CO ₂+2H ₂O，
故答案為：CH ₄+Na₂SO ₄

高溫    .

催化劑

Na ₂S+CO ₂+2H ₂O；
（2）Na ₂ CO ₃、Na ₂ SO ₄ 與BaS溶液均能反應(yīng)生成白色的沉淀，但是BaCO ₃ 能溶于鹽酸，反應(yīng)式為BaCO₃+2H⁺=Ba ²⁺+CO ₂↑+H ₂O，而B(niǎo)aSO ₄ 不溶于鹽酸，但是不能說(shuō)明K _sp （BaCO ₃ ）＜K _sp （BaSO ₄ ），因?yàn)槌恋淼男纬沙�了與K _sp 有關(guān)外，還與溶液中沉淀組分的離子濃度大小有關(guān)，
故答案為：①BaCO₃+2H⁺=Ba ²⁺+CO ₂↑+H ₂O；②沉淀的形成除了與K _sp 有關(guān)外，還與溶液中沉淀組分的離子濃度大小有關(guān)；
（3）根據(jù)題中流程可知，鋅灰經(jīng)稀硫酸浸取后所得浸取液含Zn ²⁺、Cd ²⁺、Al ³⁺、Fe ²⁺，F(xiàn)e³⁺等，調(diào)節(jié)溶液pH=5時(shí)Al ³⁺，F(xiàn)e³⁺沉淀完全，濾液經(jīng)過(guò)雙氧水氧化可除去溶液中的Fe ²⁺，再加入鋅，可除去溶液中的Cd ²⁺，再加故硫化鈉可得硫化鋅沉淀，所以pH=5時(shí)，Al ³⁺ 幾乎完全沉淀，則步驟（i）所得濾渣含有鋁元素的物質(zhì)為Al（OH） ₃，故答案為：Al（OH） ₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的流程分析和產(chǎn)物判斷，實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理的理解是解題關(guān)鍵，題目難度中等．