Question

9．工業(yè)上以侯氏制堿法為基礎(chǔ)生產(chǎn)焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）．其制備工藝流程如圖：

已知：反應(yīng)II包含2NaHSO₃=Na₂S₂O₅+H₂O等多步反應(yīng)．
（1）反應(yīng)I的化學(xué)方程式為NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）“灼燒”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂．
（3）已知Na₂S₂O₅與稀硫酸反應(yīng)放出SO₂，其離子方程式為S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O．
（4）反應(yīng)I時(shí)應(yīng)先通的氣體為NH₃，副產(chǎn)品X的化學(xué)式是CuSO₄•5H₂O．
（5）為了減少產(chǎn)品Na₂S₂O₅中雜質(zhì)含量，需控制反應(yīng)II中氣體與固體的物質(zhì)的量之比約為2：1．

Answer 1

分析 反應(yīng)Ⅰ為生成NaHCO₃，加熱生成Na₂CO₃，在反應(yīng)Ⅱ中二氧化硫與碳酸鈉反應(yīng)生成NaHSO₃與二氧化碳，加熱NaHSO₃生成Na₂S₂O₅，
（1）根據(jù)流程確定反應(yīng)物為NaCl、NH₃、CO₂，產(chǎn)物為NH₄Cl和碳酸氫鈉；
（2）CuS與氧氣反應(yīng)生成黑色氧化銅和二氧化硫氣體，根據(jù)化學(xué)方程式可計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；
（3）Na₂S₂O₅中硫元素的化合價(jià)為+4價(jià)，生成二氧化硫化合價(jià)沒(méi)變；
（4）反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行時(shí)應(yīng)先通入氨氣，增大HCO₃^-的濃度，便于NaHCO₃析出；氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，結(jié)晶得出硫酸銅晶體；
（5）反應(yīng)Ⅱ中反應(yīng)應(yīng)是二氧化硫與碳酸鈉反應(yīng)生成NaHSO₃，NaHSO₃再生成Na₂S₂O₅，反應(yīng)方程式為Na₂CO₃+2 SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂，為了控制雜質(zhì)，二氧化硫與碳酸氫鈉應(yīng)按反應(yīng)方程式中比例關(guān)系反應(yīng)．

解答 解：（1）流程確定反應(yīng)物為NaCl、NH₃、CO₂，產(chǎn)物為NH₄Cl和碳酸氫鈉，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）硫化銅灼燒一定生成氧化銅和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，故答案為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂；
（3）根椐提示可知生成二氧化硫和水，Na₂S₂O₅與稀硫酸反應(yīng)放出SO₂和水，反應(yīng)的離子方程式為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O；
（4）反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行時(shí)應(yīng)先通入氨氣，增大HCO₃^-的濃度，便于NaHCO₃析出；上述分析可知，氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌，得出硫酸銅晶體，副產(chǎn)品X的化學(xué)式是CuSO₄•5H₂O，
故答案為：NH₃；CuSO₄•5H₂O；
（5）從生產(chǎn)過(guò)程可以看出是硫酸銅晶體；從圖示中可以看出二氧化碳和水可以再次利用，反應(yīng)Ⅱ中氣體與固體分別是二氧化硫和碳酸鈉，這兩種物質(zhì)反應(yīng)必須生成亞硫酸氫鈉：反應(yīng)Ⅱ中反應(yīng)應(yīng)是二氧化硫與碳酸鈉反應(yīng)生成NaHSO₃，NaHSO₃再生成Na₂S₂O₅，反應(yīng)方程式為Na₂CO₃+2SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂，因此氣體與固體的物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)置制備的實(shí)驗(yàn)方案分析，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，題目主要涉及物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，離子方程式書(shū)寫(xiě)方法，注意試劑的選擇和實(shí)驗(yàn)操作的目的，題目難度中等．