Question

雙氧水、過硫酸鉀是工業(yè)上常用的氧化劑、消毒劑．工業(yè)上以鉑為陽極，鉛或石墨為陰極，電解NH₄HSO₄溶液得過硫酸銨【（NH₄）₂S₂O₈】溶液，其工藝流程如圖1所示：

（1）將電解后的溶液送往水解器中在減壓條件下水解、蒸餾、濃縮分離，精餾得過氧化氫的水溶液，剩余溶液再循環(huán)使用．
①寫出電解NH₄HSO₄溶液的化學(xué)方程式

 

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②寫出水解器中（NH₄）₂S₂O₈溶液的水解方程式

 

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③鉑價格昂貴，試分析電槽陽極用鉑不用鉛的原因

 

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④試分析水解器中使用減壓水解、蒸餾的原因

 

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（2）在電解后的過硫酸銨溶液中加入硫酸氫鉀，析出過硫酸鉀固體，過硫酸鉀具有強氧化性，常被還原為硫酸鉀，80℃以上易發(fā)生分解．
①將0.40mol過硫酸鉀與0.20mol硫酸配制成1L溶液，在80℃條件下加熱并在t時刻向溶液中滴加入少量FeCl₃溶液，測定溶液中各成分的濃度如圖2所示（H⁺濃度未畫出）．圖中物質(zhì)X的化學(xué)式為

 

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②已知硫酸錳（MnSO₄）和過硫酸鉀（K₂S₂O₈）兩種鹽溶液在銀離子催化下可發(fā)生反應(yīng)，得到紫紅色溶液．此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式

 

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Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,電解原理,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）①硫酸銨和硫酸配制成電解液，以鉑作電極進(jìn)行電解，生成過硫酸銨溶液，說明電解時陽極上SO₄^2-被氧化生成S₂O₈^2-，溶液呈酸性，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，以此可確定電解方程式；
②（NH₄）₂S₂O₈溶液送往水解器中減壓水解、蒸發(fā)，蒸出過氧化氫的水溶液，剩余溶液流到陰極室再循環(huán)使用，說明（NH₄）₂S₂O₈水解生成雙氧水和硫酸氫銨；
③鉛是活潑金屬，作陽極易失電子而進(jìn)入溶液，且在陽極生成的S₂O₈^2-會氧化鉛；
④溫度高時雙氧水易分解；
（2）①過硫酸鉀80℃以上易發(fā)生分解生成X，X在FeCl₃溶液作用下生成氣體，該氣體應(yīng)為氧氣，X應(yīng)為H₂O₂；
②依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書寫化學(xué)反應(yīng)方程式，然后改寫成離子反應(yīng)方程式即可．

解答： 解：（1）①電解NH₄HSO₄溶液得過硫酸銨，電解反應(yīng)方程式為：2NH₄HSO₄

電解  .

（NH₄）₂S₂O₈+H₂↑，故答案為：2NH₄HSO₄

電解  .

（NH₄）₂S₂O₈+H₂↑；
②（NH₄）₂S₂O₈溶液送往水解器中減壓水解、蒸發(fā)，蒸出過氧化氫的水溶液，剩余溶液流到陰極室再循環(huán)使用，說明（NH₄）₂S₂O₈水解生成雙氧水和硫酸氫銨，反應(yīng)方程式為（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂，
故答案為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；
③鉛是活潑金屬，作陽極易失電子而進(jìn)入溶液，且在陽極生成的S₂O₈^2-會氧化鉛，
故答案為：鉛會在陽極失電子生成陽離子進(jìn)入溶液，且在陽極生成的S₂O₈^2-會氧化鉛；
④雙氧水不穩(wěn)定，在溫度高時雙氧水易分解生成水和氧氣，所以為了減少雙氧水的損失，水解器中使用減壓水解、蒸發(fā)，故答案為：為了減少雙氧水的分解損失；
（2）①過硫酸鉀80℃以上易發(fā)生分解生成X，X在FeCl₃溶液作用下生成氣體，該氣體應(yīng)為氧氣，X應(yīng)為H₂O₂，故答案為：H₂O₂；
②由信息可知，MnSO₄+K₂S₂O₈+H₂O→KMnO₄+K₂SO₄+8H₂SO₄，Mn元素的化合價由+2價升高到+7價，S元素的化合價由+7降低為+6價，由電子守恒及質(zhì)量守恒定律可知，配平的化學(xué)反應(yīng)為：2MnSO₄+5K₂S₂O₈+8H₂O═2KMnO₄+4K₂SO₄+8H₂SO₄，改為離子方程式為：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺，
故答案為：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O═2MnO₄^-+10SO₄^2-+16H⁺．

點評：本題考查物質(zhì)的制備方案的設(shè)計，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰�和計算能力的考查，注意從守恒的角度解答相關(guān)計算，難度中等．