Question

9．焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）為白色或黃色結晶粉末或小結晶．其性質活潑，具有強還原性，在食品加工中作防腐劑、漂白劑、疏松劑．某實驗小組擬采用如圖1裝置（實驗前已除盡裝置內的空氣）來制取焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）．
（1）裝置I是用亞硫酸鈉固體和濃硫酸制備二氧化硫氣體，該裝置中反應的化學方程式為Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O．如果想控制反應速度，如圖2中可選用的發(fā)生裝置是ac（填寫字母）．
（2）工業(yè)上為減少SO₂的排放，常采取的措施有：將煤轉化為清潔氣體燃料．已知：
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol   C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5KJ/mol
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
（3）洗滌含SO₂的煙氣，以下物質可作洗滌劑的是ab（填編號）
a．Ca（OH）₂  b．Na₂CO₃    c．CaCl₂   d．NaHSO₃
（4）裝置Ⅱ中發(fā)生反應的化學方程式為：2NaHSO₃═Na₂S₂O₅+H₂O當有Na₂S₂O₅晶體析出，要獲得已析出的晶體可采取的分離方法是過濾；某同學需要420mL0.1mol/L焦亞硫酸鈉溶液來研究其性質，配制時需稱量焦亞硫酸鈉的質量為9.5g；配制時除用到托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒等儀器外，還必須用到的玻璃儀器是500mL容量瓶、膠頭滴管．
（5）裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用如圖3的最合理裝置（夾持儀器已略去）為d（填序號）．

（6）工業(yè)制備焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）的過程如圖：

已知：反應Ⅱ包含2NaHSO₃?Na₂S₂O₅+H₂O等多步反應．
①實驗室制取氨氣的化學方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
②“灼燒”時發(fā)生反應的化學方程式：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂ ．
③已知Na₂S₂O₅與稀硫酸反應放出SO₂，其離子方程式為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O．
④副產品X的化學式是：CuSO₄•5H₂O；可循環(huán)利用的物質是：CO₂、H₂O．
⑤為了減少產品Na₂S₂O₅中雜質含量，需控制反應Ⅱ中氣體與固體的物質的量之比約為2：1．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸鈉固體和濃硫酸制備二氧化硫氣體，反應生成硫酸鈉、二氧化硫與水；控制加入硫酸的速度，可以控制反應速度，
（2）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）
（3）二氧化硫屬于酸性氧化物，能與氫氧化鈣反應，亞硫酸酸性比碳酸強，能與碳酸鈉反應，不能與CaCl₂和NaHSO₃反應；
（4）分離晶體與溶液采取過濾方法；
應選擇500mL容量瓶，根據(jù)n=cV計算焦亞硫酸鈉的物質的量，再根據(jù)m=nM計算焦亞硫酸鈉的質量，配制溶液需要用到的儀器有：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管；
（5）吸收尾氣中二氧化硫，防止污染空氣，可以用堿液吸收，防止倒吸，防止氣流堵塞；
（6）氯化鈉溶液中先通入氨氣，再通入二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，過濾分離，碳酸氫鈉加熱分解得到碳酸鈉，CuS灼燒得到二氧化硫與CuO，二氧化硫、水、碳酸鈉系列反應得到Na₂S₂O₅．CuO用硫酸溶解得到硫酸銅溶液，經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾等操作得到CuSO₄•5H₂O．
①實驗室利用氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下制備氨氣；
②“灼燒”時CuS與氧氣反應生成氧化銅與二氧化硫；
③Na₂S₂O₅與稀硫酸反應放出SO₂，反應中S元素化合價沒有變化，還生成水；
④副產品X的化學式是CuSO₄•5H₂O；由工藝流程可知，可循環(huán)利用的物質是：CO₂、H₂O，
⑤由化學式Na₂S₂O₅，應控制原料中Na、S原子數(shù)目之比為1：1．

解答 解：（1）亞硫酸鈉固體和濃硫酸制備二氧化硫氣體，反應生成硫酸鈉、二氧化硫與水，反應方程式為：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，控制加入硫酸的速度，可以控制反應速度，可以用分液漏斗添加硫酸，便于控制滴加硫酸速度，
故答案為：Na₂SO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O；ac；
（2）已知：Ⅰ．H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ•mol^-1
Ⅱ．C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：Ⅱ-①可得：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1 ；
（3）二氧化硫屬于酸性氧化物，能與氫氧化鈣反應，亞硫酸酸性比碳酸強，能與碳酸鈉反應，不能與CaCl₂和NaHSO₃反應，故選：ab；
（4）分離晶體與溶液采取過濾方法，應選擇500mL容量瓶，焦亞硫酸鈉的物質的量為0.5L×0.1mol、L=0.05mol，故需要焦亞硫酸鈉的質量為0.05mol×190g/mol=9.5g，配制溶液需要用到的儀器有：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：過濾；9.5g；500mL容量瓶、膠頭滴管；
（5）吸收尾氣中二氧化硫，防止污染空氣，
a．整個裝置處于完全密閉環(huán)境，裝置內氣壓增大，會發(fā)生炸裂危險，故a錯誤；
b．裝置處于密閉狀態(tài)，氣流被堵塞，容易將溶液壓出U型管，且氯化鈉溶液吸收二氧化硫不完全，故b錯誤；
c．濃硫酸不能吸收二氧化硫，故c錯誤；
d．氫氧化鈉可以吸收二氧化硫，裝置可以防止倒吸，故d正確，
故選：d；
（6）氯化鈉溶液中先通入氨氣，再通入二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，過濾分離，碳酸氫鈉加熱分解得到碳酸鈉，CuS灼燒得到二氧化硫與CuO，二氧化硫、水、碳酸鈉系列反應得到Na₂S₂O₅．CuO用硫酸溶解得到硫酸銅溶液，經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾等操作得到CuSO₄•5H₂O．
①實驗室制取氨氣的化學方程式：Ca（OH）₂+2NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
②“灼燒”時發(fā)生反應的化學方程式：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂ ，
故答案為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂ ；
③已知Na₂S₂O₅與稀硫酸反應放出SO₂，其離子方程式為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O；
④副產品X的化學式是：CuSO₄•5H₂O；可循環(huán)利用的物質是：CO₂、H₂O，
故答案為：CuSO₄•5H₂O；CO₂、H₂O；
⑤反應Ⅱ中發(fā)生反應：2NaHSO₃?Na₂S₂O₅+H₂O得到Na₂S₂O₅，Na、S原子數(shù)目之比為1：1，則2n（Na₂CO₃）：n（SO₂）=1：1，故n（SO₂）：n（Na₂CO₃）=2：1，
故答案為：2：1．

點評 本題以焦亞硫酸鈉制備為載體，考查化學工藝流程、熱化學方程式書寫、溶液配制、氣體的制備、尾氣處理、常用化學用語等，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，難度中等．