Question

10．甲酸鈉廣泛用作催化劑、穩(wěn)定合成劑和印染行業(yè)的還原劑等．工業(yè)上可用CO和NaOH反應(yīng)制甲酸鈉晶體，CO主要來自電石爐廢氣（主要成分為CO，含少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等），合成甲酸鈉的部分工藝流程如圖：

回答下列問題：
（1）惰性材料作電極，電解“洗滌液”可回收硫．陽極的電解反應(yīng)式可能是S^2--2e^-=S↓，（x-1）S+S^2-=S_x^2-．
（2）尾氣的主要用途有合成氨原料、作燃料等．N₂的電子式為．
（3）合成塔中采用逆流操作（即液體從上向下噴灑），其目的是增大氣液接觸面積，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率．合成塔中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+NaOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;2MPa\;\;\;\;\;\;\;}}{160～200℃}$HCOONa．
（4）從合成塔中可得到甲酸鈉稀溶液，則從該溶液中提取HCOONa•2H₂O晶體的主要步驟、洗滌、干燥．
（5）測定產(chǎn)品純度：取m g樣品溶于蒸餾水配制250mL溶液．準確量取25.00mL于錐形瓶，滴加適量稀硫酸，用c mol/L標準KMnO₄溶液滴定至終點，消耗標準液V mL．滴定反應(yīng)為5HCOO^-+8H⁺+1MnO₄^-→5CO₂↑+1Mn²⁺+4H₂O（未配平）該HCOONa•2H₂O產(chǎn)品純度為$\frac{5.2cV}{m}×100%$（用代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 電石爐廢氣（CO 75～90%，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等）先除塵，然后用堿液洗滌，溶液中CO₂、H₂S反應(yīng)生成鹽，然后將氣體通入合成塔，并加入NaOH溶液、加熱至160-200℃、加壓，最終得到HCOONa.2H₂O，最后剩余N₂和CH₄，將尾氣排空，
（1）堿液洗滌除塵后的廢氣，CO₂、H₂S被吸收，洗滌液含有Na₂CO₃、Na₂S、NaOH，陽極為硫離子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）尾氣為N₂和CH₄，據(jù)此分析；氮氣分子中存在氮氮三鍵，氮原子最外層為8電子；據(jù)此書寫即可；
（3）逆流操作可增大氣液接觸面積，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；合成塔為CO和NaOH反應(yīng)制甲酸鈉；
（4）從溶液中獲取溶質(zhì)采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾再經(jīng)洗滌干燥得到；
（5）根據(jù)化合價的升降變化和質(zhì)量守恒可得滴定反應(yīng)；根據(jù)高錳酸鉀計算HCOONa•2H₂O的質(zhì)量，據(jù)此計算其純度．

解答 解：（1）堿液具有堿性，能吸收酸性氣體，CO₂、H₂S都是酸性氣體，被堿液吸收，發(fā)生的反應(yīng)為CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O，洗滌液含有Na₂CO₃、Na₂S、NaOH，陽極為硫離子發(fā)生氧化反應(yīng)：反應(yīng)式為：S^2--2e^-=S↓；
故答案為：S^2--2e^-=S↓；
（2）尾氣為N₂和CH₄，氮氣為合成氨原料，甲烷作燃料；氮原子最外層有5個電子，需3個達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以其電子式為：；
故答案為：合成氨原料、作燃料等；；
（3）逆流操作可增大氣液接觸面積，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；合成塔為CO和NaOH反應(yīng)制甲酸鈉，反應(yīng)為：CO+NaOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;2MPa\;\;\;\;\;\;\;}}{160～200℃}$HCOONa；
故答案為：增大氣液接觸面積，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；CO+NaOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;2MPa\;\;\;\;\;\;\;}}{160～200℃}$HCOONa；
（4）從溶液中提取HCOONa•2H₂O晶體的主要步驟蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾再經(jīng)洗滌干燥得到；
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（5）滴定反應(yīng)為5HCOO^-+8H⁺+MnO₄^-=5CO₂↑+Mn²⁺+4H₂O，根據(jù)5HCOONa•2H₂O～5HCOO^-～MnO₄^-，則樣品中m（HCOONa•2H₂O）=5×cmol/L×V×10^-3L×104g/mol×$\frac{250mL}{25mL}$=5.2cVg，該HCOONa•2H₂O產(chǎn)品純度為$\frac{5.2cV}{m}×100%$；
故答案為：5；8；1；5；1；4；$\frac{5.2cV}{m}×100%$．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，側(cè)重考查離子反應(yīng)、基本實驗操作、氧化還原反應(yīng)、純度計算等知識點，明確反應(yīng)原理及操作基本方法是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．