Question

1．為了充分應(yīng)用資源，用工業(yè)廢堿液（Ca（OH）₂、NaOH）與煙道氣（回收成份SO₂）來制取石膏（CaSO₄•2H₂O）和過二硫酸鈉（Na₂S₂O₈）．設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要流程如下：

（1）煙道氣中S0₂與廢堿生成沉淀的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O；操作a的名稱是過濾．
（2）生成CaSO₄•2H₂O過程中沒有涉及到的化學(xué)反應(yīng)類型為CE（填序號(hào)）．
A．復(fù)分解反應(yīng)  B．化合反應(yīng)  C．分解反應(yīng)  D 氧化反應(yīng)  E．置換反應(yīng)
（3）溶液I通人空氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄．
（4）用惰性電極電解時(shí)，陽(yáng)極生成Na₂S₂O₈的電扳反應(yīng)為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；在整個(gè)流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是
H₂O和NaOH（填化學(xué)式）．
（5）一定條件下將S₈（s）、O₂（g）、NaOH（s）轉(zhuǎn)化的過程中能量關(guān)系可用圖簡(jiǎn)單表示．則S₈（s）燃燒熱的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為S₈（s）+8O₂（g）=8SO₂（g）△H=-8（a-b）kJ/mol．
（6）若制取a g Na₂S₂O₈時(shí)，陽(yáng)極有bL氧氣（標(biāo)況）產(chǎn)生．則電解生成的H₂體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況為$\frac{11.2a}{119}$+2bL．

Answer 1

分析 煙道氣中S0₂與廢堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O，2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，操作a為過濾，得到溶液I和固體；
溶液I含Na₂SO₃和過量的Ca（OH）₂、NaOH，通人空氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，用惰性電極電解時(shí)，陰離子SO₄^2-在陽(yáng)極失電子被氧化生成S₂O₈^2-，電極反應(yīng)為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-，陰極是氫離子放電產(chǎn)生氫氣，溶液中氫氧根濃度增大，操作b為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，Na₂S₂O₈固體析出，過濾后得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ?yàn)閴A溶液（主要為氫氧化鈉）；
固體與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CaSO₄溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到CaSO₄•2H₂O．
（1）煙道氣中S0₂為酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水；分離固體和溶液的方法為過濾；
（2）生成CaSO₄•2H₂O過程中的反應(yīng)有Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O，2CaSO₃+O₂=2CaSO₄，CaSO₄+2H₂O=CaSO₄•2H₂O，涉及復(fù)分解、氧化還原反應(yīng)、化合反應(yīng)，不涉及分解和置換反應(yīng)；
（3）溶液I含Na₂SO₃，通人空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）用惰性電極電解時(shí)，陰離子SO₄^2-在陽(yáng)極失電子被氧化生成S₂O₈^2-，電極反應(yīng)為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-，陰極是氫離子放電產(chǎn)生氫氣，溶液中氫氧根濃度增大，操作b為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，Na₂S₂O₈固體析出，過濾后得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ?yàn)閴A溶液（主要為氫氧化鈉），可循環(huán)使用；
（5）根據(jù)能量變化示意圖得到熱反應(yīng)方程式：
①$\frac{1}{8}$S₈（s）+O₂（g）+2NaOH（s）=Na₂SO₃（s）+H₂O（l）△H=-akJ/mol
②SO₂（g）+2NaOH（s）=Na₂SO₃（s）+H₂O（l）△H=-bkJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①×8-②×8得到目標(biāo)反應(yīng)；
（6）根據(jù)電極反應(yīng)式：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-可知制取a g Na₂S₂O₈，失電子的物質(zhì)的量為：$\frac{ag}{238g/mol}$×2，陽(yáng)極有bL氧氣（標(biāo)況）產(chǎn)生，說明電解后期陽(yáng)極是氫氧根放電產(chǎn)生氧氣，根據(jù)O₂～4e^-，后期失電子的物質(zhì)的量為：$\frac{bL}{22.4L/mol}$×4，則在陽(yáng)極失電子總物質(zhì)的量為：$\frac{ag}{238g/mol}$×2+$\frac{bL}{22.4L/mol}$×4，電解過程中在陰極是氫離得電子產(chǎn)生氫氣，關(guān)系式為：H₂～2e^-，根據(jù)陽(yáng)極失電子總物質(zhì)的量等于陰極得電子總物質(zhì)的量計(jì)算陰極氫氣的體積．

解答 解：煙道氣中S0₂與廢堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O，2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，操作a為過濾，得到溶液I和固體；
溶液I含Na₂SO₃和過量的Ca（OH）₂、NaOH，通人空氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，用惰性電極電解時(shí)，陰離子SO₄^2-在陽(yáng)極失電子被氧化生成S₂O₈^2-，電極反應(yīng)為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-，陰極是氫離子放電產(chǎn)生氫氣，溶液中氫氧根濃度增大，操作b為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，Na₂S₂O₈固體析出，過濾后得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ?yàn)閴A溶液（主要為氫氧化鈉）；
固體與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CaSO₄溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到CaSO₄•2H₂O．
（1）煙道氣中S0₂為酸性氧化物，與堿反應(yīng)生成鹽和水，煙道氣中S0₂與廢堿生成沉淀的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O；分離固體和溶液的方法為過濾，
故答案為：Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O；過濾；
（2）生成CaSO₄•2H₂O過程中的反應(yīng)有Ca（OH）₂+SO₂=CaSO₃↓+H₂O，2CaSO₃+O₂=2CaSO₄，CaSO₄+2H₂O=CaSO₄•2H₂O，涉及復(fù)分解、氧化還原反應(yīng)、化合反應(yīng)，不涉及分解和置換反應(yīng)，
故答案為：CE；
（3）溶液I含Na₂SO₃，通人空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄，
故答案為：2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄；
（4）用惰性電極電解時(shí)，陰離子SO₄^2-在陽(yáng)極失電子被氧化生成S₂O₈^2-，電極反應(yīng)為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-，陰極是氫離子放電產(chǎn)生氫氣，溶液中氫氧根濃度增大，操作b為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，Na₂S₂O₈固體析出，過濾后得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ?yàn)閴A溶液（主要為氫氧化鈉），可循環(huán)使用，
故答案為：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；NaOH；
（5）根據(jù)能量變化示意圖得到熱反應(yīng)方程式：
①$\frac{1}{8}$S₈（s）+O₂（g）+2NaOH（s）=Na₂SO₃（s）+H₂O（l）△H=-akJ/mol
②SO₂（g）+2NaOH（s）=Na₂SO₃（s）+H₂O（l）△H=-bkJ/mol
根據(jù)蓋斯定律：①×8-②×8得到：S₈（s）+8O₂（g）=8SO₂（g）△H=-8（a-b）kJ/mol，
故答案為：S₈（s）+8O₂（g）=8SO₂（g）△H=-8（a-b）kJ/mol；
（6）根據(jù)電極反應(yīng)式：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-可知制取a g Na₂S₂O₈，失電子的物質(zhì)的量為：$\frac{ag}{238g/mol}$×2，陽(yáng)極有bL氧氣（標(biāo)況）產(chǎn)生，說明電解后期陽(yáng)極是氫氧根放電產(chǎn)生氧氣，根據(jù)O₂～4e^-，后期失電子的物質(zhì)的量為：$\frac{bL}{22.4L/mol}$×4，則在陽(yáng)極失電子總物質(zhì)的量為：$\frac{ag}{238g/mol}$×2+$\frac{bL}{22.4L/mol}$×4，電解過程中在陰極是氫離得電子產(chǎn)生氫氣，關(guān)系式為：H₂～2e^-，根據(jù)陽(yáng)極失電子總物質(zhì)的量等于陰極得電子總物質(zhì)的量，在陰極產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量為：（$\frac{ag}{238g/mol}$×2+$\frac{bL}{22.4L/mol}$×4）÷2，則電解生成的H₂體積為：（$\frac{ag}{238g/mol}$×2+$\frac{bL}{22.4L/mol}$×4）÷2×22.4L/mol=（$\frac{11.2a}{119}$+2b）L，
故答案為：$\frac{11.2a}{119}$+2b．

點(diǎn)評(píng) 本題考查石膏（CaSO₄•2H₂O）和過二硫酸鈉（Na₂S₂O₈）的制備實(shí)驗(yàn)，主要涉及氧化還原反應(yīng)、蓋斯定律、電化學(xué)等知識(shí)，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)工藝流程試題了解掌握情況，試題綜合性強(qiáng)，貼近高考，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練．