Question

硫酸鋇是唯一的無毒的鋇鹽，工業上以硫酸鋇等為原料通過下列流程反應可以制備鋅鋇白（BaSO₄+ZnS）和過氧化氫．（皓礬為ZnSO₄?7H₂O）

（1）上述流程中共有7個化學反應，其中有______個屬于氧化還原反應．
（2）寫出過氧化氫和物質C的電子式：______，______．
（3）寫出F、G的化學式：F______、G______．
（4）寫出下列化學反應方程式：反應③______．反應⑦______．
（5）取鋅鋇白固體16.5g溶于100mL 1mol/L的H₂SO₄ 溶液中，放出H₂S 氣體1008mL（已折算成標準狀況）
①不計溶液體積變化，所得溶液中氫硫酸的物質的量濃度為______mol/L；
②加熱驅盡溶液中H₂S 后，為使鋅離子剛好完全沉淀，應加入 1mol/L的NaOH溶液______mL．

Answer 1

解：重晶石是BaSO₄，黑色單質A通常是碳．由BaSO₄和單質碳高溫生成氣體B，B燃燒生成氣體C，可知B是CO，C是CO₂．有臭雞蛋氣味的氣體E是H₂S，而H₂S是由D溶于H₂O通入CO₂所得，則D中含S^2-．BaSO₄和單質碳高溫生成氣體CO，同時生成白色固體D，則D是BaS．BaS溶于H₂O，與皓礬（ZnSO₄?7H₂O）反應生成鋅鋇白（BaSO₄和ZnS的混合物）．BaS溶于H₂O 通入CO₂產生H₂S，同時生成白色沉淀F，可知F是BaCO₃．進一步推出G是BaO，H是BaO₂，BaO₂與稀H₂SO₄反應生成BaSO₄沉淀和H₂O₂．
（1）流程中7個化學反應，反應①BaSO₄+4C=BaS+4CO↑，碳元素的化合價由0價升高為+2價，硫元素化合價由+6價降低為-2價，屬于氧化還原反應；反應②是CO的燃燒，碳元素、氧元素化合價發生變化，屬于氧化還原反應；反應③BaS+ZnSO₄=ZnS↓+BaSO₄↓，各元素化合價未發生變化，屬于復分解反應；反應④BaS+H₂O+CO₂=BaCO₃↓+H₂S，各元素化合價未發生變化，屬于復分解反應；反應⑤為BaCO₃Ba+CO₂↑，各元素化合價未發生變化，屬于分解反應；反應⑥為2BaO+O₂2BaO₂，氧元素化合價發生變化，屬于氧化還原反應；反應⑦BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂，各元素化合價未發生變化，屬于復分解反應．所以7個反應中①②⑥屬于氧化還原反應，故答案為：3；
（2）H₂O₂屬于共價化合物，分子中氧原子與氫原子之間形成1對共用電子對，氧原子之間形成1對共用電子對，電子式為；
C是CO₂，屬于共價化合物，分子中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對，電子式為，
故答案為：；；
（3）由分析可知，F是BaCO₃，G是BaO，故答案為：BaCO₃；BaO；
（4）由分析可知，反應③：BaS+ZnSO₄=ZnS↓+BaSO₄↓．反應⑦：BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂，
故答案為：BaS+ZnSO₄=ZnS↓+BaSO₄↓；BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+H₂O₂；
（5）①由工藝流程，反應③：BaS+ZnSO₄=ZnS↓+BaSO₄↓可知，鋅鋇白固體中n（ZnS）=n（BaSO₄），所以n（ZnS）×97g/mol+=n（BaSO₄）×233g/mol=16.5g，解得n（ZnS）=n（BaSO₄）=0.05ml，1008mLH₂S氣體的物質的量為=0.045mol，所以溶液中氫硫酸的物質的量為0.05mol-0.045mol=0.005mol，溶液中氫硫酸的物質的量濃度為=0.05mol/L，
故答案為：0.05；
②加熱驅盡溶液中H₂S 后，為使鋅離子剛好完全沉淀，形成的溶液為硫酸鈉溶液，根據硫酸根守恒可知，n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄），由鈉離子守恒可知，n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=2×0.1L×1mol/L=0.2mol，故需要1mol/L的NaOH溶液體積為=0.2L=200mL，故答案為：200．
分析：重晶石是BaSO₄，黑色單質A通常是碳．由BaSO₄和單質碳高溫生成氣體B，B燃燒生成氣體C，可知B是CO，C是CO₂．有臭雞蛋氣味的氣體E是H₂S，而H₂S是由D溶于H₂O通入CO₂所得，則D中含S^2-．BaSO₄和單質碳高溫生成氣體CO，同時生成白色固體D，則D是BaS．BaS溶于H₂O，與皓礬（ZnSO₄?7H₂O）反應生成鋅鋇白（BaSO₄和ZnS的混合物）．BaS溶于H₂O 通入CO₂產生H₂S，同時生成白色沉淀F，可知F是BaCO₃．進一步推出G是BaO，H是BaO₂，BaO₂與稀H₂SO₄反應生成BaSO₄沉淀和H₂O₂．
（1）元素化合價在反應前后發生變化的反應屬于氧化還原反應；
（2）H₂O₂屬于共價化合物，分子中氧原子與氫原子之間形成1對共用電子對，氧原子之間形成1對共用電子對；
C是CO₂，屬于共價化合物，分子中碳原子與氧原子之間形成2對共用電子對；
（3）由分析可知，F是BaCO₃，G是BaO；
（4）根據上述分析可知各反應中反應物與產物，配平書寫方程式；
（5）①鋅鋇白固體中n（ZnS）=n（BaSO₄），計算16.5g鋅鋇白固體中n（ZnS）=n（BaSO₄）=0.05ml，1008mLH₂S氣體的物質的量為=0.045mol，所以溶液中氫硫酸的物質的量為0.05mol-0.045mol=0.005mol，再根據c=計算硫化氫的濃度；
②加熱驅盡溶液中H₂S 后，為使鋅離子剛好完全沉淀，形成的溶液為硫酸鈉溶液，根據硫酸根守恒可知，n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄），由鈉離子守恒可知，n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄），再根據V=計算．
點評：本題以制備鋅鋇白和過氧化氫為載體，考查物質推斷、氧化還原反應、化學用語、化學計算等，難度中等．是對所學知識的綜合運用與能力的考查，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力．