Question

硫化鈉是重要的工業(yè)原料。
（1）高溫時(shí)，等物質(zhì)的量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_(kāi)_________________。
（2）甲同學(xué)往某Na₂S樣品（含Na₂CO₃、Na₂SO₄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。由此得出結(jié)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(shí)驗(yàn)無(wú)法判斷K_sp(BaCO₃)與K_sp(BaSO₄)的大小關(guān)系，理由是______。
（3）利用Na₂S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(zhì)為_(kāi)_____（填化學(xué)式）。
②步驟（ii）所加ZnO的作用為_(kāi)___________。
③步驟（iii）中得到Cd單質(zhì)的離子方程式為_(kāi)___________。

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(guān)外，還與溶液中沉淀組分的離子濃度大小有關(guān)（或其他合理答案）（2分）
（3）①Al(OH)₃（2分）
②調(diào)節(jié)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?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CO₂，根據(jù)最小公倍數(shù)法配平可得反應(yīng)式CH₄+Na₂SO₄Na₂S+CO₂+2H₂O；（2）、Na₂CO₃、Na₂SO₄與BaS溶液均能反應(yīng)生成白色的沉淀，但是BaCO₃能溶于鹽酸，反應(yīng)式為BaCO₃+2H⁺=Ba²⁺+CO₂↑+H₂O，而B(niǎo)aSO₄不溶于鹽酸，但是不能說(shuō)明K_sp(BaCO₃)<K_sp(BaSO₄)，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)（或其他合理答案）；（3）、①pH=5時(shí)，Al³⁺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；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(yīng)式為Cd²⁺+Zn=Cd+Zn²⁺，從而除鎘。