【題目】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)有廣泛的用途,實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)如下方法制備:

①不斷攪拌條件下,在飽和Na2CO3溶液中緩緩?fù)ㄈ隨O2至反應(yīng)完全;

②取下三頸燒瓶,測(cè)得反應(yīng)液的pH=4.1;

③將溶液蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、過(guò)濾得焦亞硫酸鈉晶體。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)實(shí)驗(yàn)室可利用Na2SO3和較濃的硫酸制備少量SO2氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________硫酸濃度太大不利于SO2氣體逸出,原因是_____________。制備、收集干燥的SO2氣體時(shí),所需儀器如下。裝置A是氣體發(fā)生裝置,按氣流方向連接各儀器口,順序?yàn)閍→________________→f。裝置D的作用是__________。

(2)步驟①反應(yīng)的離子方程式為________________,合成Na2S2O5的總化學(xué)方程式為__________________。

(3)在強(qiáng)堿性條件下利用Na2S2O5氧化HCOONa的方法可制備保險(xiǎn)粉連二亞硫酸鈉(Na2S2O4),反應(yīng)的離子方程式為___________。

(4)工業(yè)上用焦亞硫酸鈉法制備保險(xiǎn)粉帶來(lái)的主要問(wèn)題是廢水中含有大量的有機(jī)物,有機(jī)物總含碳量用TOC表征,常采用Fenton 氧化法去除廢水中的有機(jī)物,即通過(guò)向廢水中加入H2O2,以Fe2+作催化劑,產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)來(lái)氧化降解廢水中的有機(jī)物。

①其他條件一定時(shí),n(H2O2 )∶n(Fe2+)的值對(duì)TOC 去除效果的影響如圖1所示:

當(dāng)TOC的去除率最大時(shí),n(H2O2)∶n(Fe2+)=____。

②在pH=4.5,其他條件一定時(shí),H2O2的加入量對(duì)TOC 去除效果的影響如圖2所示,當(dāng)H2O2的加入量大于40 mL·L-1時(shí),TOC 去除率反而減小的原因是_______________________________________。

【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O 濃硫酸中只有少量H2SO4電離,c(H+)很小,導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)速率慢 d e c b 防止倒吸 CO32—+2SO2+H2O=2HSO3+CO2 Na2CO3+2SO2=Na2S2O5+CO2 HCOO-+S2O52—+OH-= CO32—+ S2O42—+H2O 1 酸性條件下H2O2直接與Fe2+反應(yīng),導(dǎo)致溶液中羥基自由基(·OH)濃度減小,使得TOC去除率下降

【解析】

(1) 實(shí)驗(yàn)室用Na2SO3和硫酸制備少量SO2氣體時(shí),若硫酸濃度太大,則c(H+)較小,導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)速率慢,若硫酸濃度太小,則由于SO2氣體易溶于水,也不利于SO2氣體逸出;

收集SO2時(shí),應(yīng)先干燥,再收集——向上排空氣法(長(zhǎng)進(jìn)短出);又因SO2易溶于水,要有防倒吸裝置(安全裝置);

(2) 反應(yīng)終止時(shí)溶液的pH=4.1,可推測(cè)反應(yīng)的產(chǎn)物是NaHSO3而不是Na2SO3,NaHSO3是弱酸的酸式鹽,書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí)要注意拆分形式;起始原料是SO2和Na2CO3,目標(biāo)產(chǎn)物是Na2S2O5,根據(jù)質(zhì)量守恒可寫(xiě)出化學(xué)方程式;

(3) 書(shū)寫(xiě)該氧化還原反應(yīng)方程式的關(guān)鍵是確定HCOONa的氧化產(chǎn)物,在強(qiáng)堿性條件下,HCOONa中+2價(jià)碳必被氧化為CO32—;

(4)①去除率最高時(shí),TOC的含量最低,由圖1可得此時(shí)n(H2O2)∶n(Fe2+)=1;

②當(dāng)H2O2的加入量大于40 mL·L-1時(shí),隨著H2O2含量增加去除率反而降低,說(shuō)明H2O2必參加了其他副反應(yīng)。

(1)①亞硫酸鈉和硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、硫酸鈉和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O,故答案為Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O;

②若硫酸濃度太大,主要以硫酸分子存在,溶液中c(H+)較小,導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)速率慢;若硫酸濃度太小,由于SO2氣體易溶于水,不利于SO2氣體逸出,故答案為濃硫酸中只有少量H2SO4電離,c(H+)很小,導(dǎo)致復(fù)分解反應(yīng)速率慢;

③裝置A用以制備二氧化硫氣體、裝置C用以干燥二氧化硫氣體、裝置B用向上排空氣法收集比空氣密度大的二氧化硫氣體、裝置D和E用以吸收二氧化硫氣體,則按氣流方向連接各儀器口,順序?yàn)閍→d→e→c→b→f;二氧化硫易溶于氫氧化鈉溶液,D為安全瓶,可防止倒吸,故答案為d、e、c、b;防止倒吸;

(2)由反應(yīng)終止時(shí)溶液的pH=4.1可知,步驟①為向Na2CO3過(guò)飽和溶液中通入SO2,發(fā)生反應(yīng)生成NaHSO3和CO2,反應(yīng)的離子方程式為2SO2+CO32-+H2O=2HSO3-+CO2,合成Na2S2O5的總反應(yīng)為Na2CO3和SO2反應(yīng)生成Na2S2O5和CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+2SO2═Na2S2O5+CO2,故答案為2SO2+CO32-+H2O=2HSO3-+CO2;Na2CO3+2SO2═Na2S2O5+CO2

(3)由題給信息可知,Na2S2O5氧化HCOONa的方法可制備N(xiāo)a2S2O4時(shí),S元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+3價(jià),則在強(qiáng)堿性條件下,HCOONa中+2價(jià)碳必被氧化為CO32—,反應(yīng)的離子方程式為:HCOO-+S2O52—+OH-= CO32—+ S2O42—+H2O,故答案為HCOO-+S2O52—+OH-= CO32—+ S2O42—+H2O;

(4)①去除率最高時(shí),TOC的含量最低,由圖1可得此時(shí)n(H2O2)∶n(Fe2+)=1,故答案為1;

②當(dāng)H2O2的加入量大于40 mL·L-1時(shí),隨著H2O2含量增加去除率反而降低,說(shuō)明酸性條件下H2O2直接與Fe2+反應(yīng),導(dǎo)致溶液中羥基自由基(·OH)濃度減小,使得TOC去除率下降,故答案為酸性條件下H2O2直接與Fe2+反應(yīng),導(dǎo)致溶液中羥基自由基(·OH)濃度減小,使得TOC去除率下降。

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A. b<aB. CO(g)+ 1/2O2(g)= CO2(g) H<akJ·mol-1

C. d=3c+2bD. C(s)+ 1/2O2(g)=CO (g) H=(a+b)/2kJ·mol-1

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1酸浸時(shí)保持H2SO4過(guò)量的目的是_____。

2)已知:Mn2+開(kāi)始沉淀的pH=8.1

寫(xiě)出加入KMnO4溶液除鐵的離子方程式:_____。

流程中調(diào)節(jié)pH=5.4所加試劑X_____(填化學(xué)式);試劑X、KMnO4溶液加入順序能否互換?請(qǐng)判斷并說(shuō)明理由_____。

3)上述流程中的濾液可以用作化肥,該濾液的主要成分為_____(填化學(xué)式)。

4)合成氨原料氣脫硫原理如圖,堿式碳酸鋅吸收硫化氫的化學(xué)方程式為_____。

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1)表格中最穩(wěn)定的元素是_____(填元素符號(hào)),h在周期表的位置為_____。

2)元素i的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為_____

3cd、e三種元素對(duì)應(yīng)的原子半徑由大到小的順序?yàn)?/span>_____(用元素符號(hào)表示)

4ch氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)弱關(guān)系是_____(用化學(xué)式表示)

5)寫(xiě)出fi形成的化合物中所含化學(xué)鍵的類(lèi)型_____

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