Question

【題目】碲化鈉(Na2Te)可用作有機合成試劑及縮合反應中的催化劑。以碲鉛礦(主要成分為PbTe)和粗鹽(含CaCl2、MgCl2及一些硫酸鹽、泥沙)為原料制備碲化鈉的工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)Na2TeO4中Te的化合價為___。

(2)“沉淀”步驟中一系列試劑均過量，這些試劑依次包括_____(填化學式)和NaOH。

(3)“蒸發結晶”時用到的主要儀器有鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、坩堝鉗、_____等。

(4)已知“焙燒”后，碲主要以TeO2形式存在，“焙燒”反應的化學方程式為____。

(5)依據“氧化”“還原”兩步反應可判知Na2TeO4、H2O2和Na2SO4氧化性由強到弱的順序為___；“還原”步驟中，還原劑與氧化劑的物質的量比為_______。

(6)若制得8.7kg碲化鈉，理論上電解產生標準狀況下氯氣的體積為______升。

Answer 1

【答案】+6 BaCl2、Na2CO3 蒸發皿、玻璃棒 2PbTe+3O2+2H2SO42PbSO4+2TeO2+2H2O H2O2>Na2TeO4>Na2SO4 3：1 1120

【解析】

(1)根據化合物中所有元素化合價代數和等于0確定Te的化合價；

(2)根據粗鹽中含有的雜質確定使用的沉淀試劑；

(3)根據蒸發結晶操作判斷使用的儀器；

(4)“焙燒”后，碲鉛礦(主要成分為PbTe)中的碲主要以TeO2形式存在，根據電子守恒、原子守恒書寫反應方程式；

(5)根據氧化性：氧化劑>氧化產物比較氧化性，根據氧化還原反應的規律計算“還原”步驟中，還原劑與氧化劑的物質的量比；

(6)先計算Na2Te的物質的量，確定需要Na的物質的量，然后利用NaCl制取Na與Cl2的關系得到Cl2的物質的量，最后根據V=n·Vm計算氯氣的體積。

(1)在Na2TeO4中，Na是+1價，O是-2價，由于化合物中所有元素化合價代數和等于0所以Te的化合價為+6價；

(2)在粗鹽NaCl中含有雜質為Na2SO4、CaCl2、MgCl2，除去Na2SO4使用BaCl2溶液，除去CaCl2使用Na2CO3溶液，除去MgCl2使用NaOH溶液，為了將雜質除盡，加入的除雜試劑要過量，而且要容易除去，所以BaCl2溶液要在Na2CO3溶液之前使用，使原溶液中的Ca2+及加入Ba2+都轉化為難溶性的碳酸鹽一起除去。所以“沉淀”步驟中一系列試劑均過量，這些試劑依次包括BaCl2、Na2CO3和NaOH。

(3) 在“蒸發結晶”時用到的主要儀器有鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈、坩堝鉗、蒸發皿、玻璃棒等。

(4) “焙燒”時碲鉛礦(主要成分為PbTe)中的碲主要以TeO2形式存在，結合流程圖，并根據電子守恒、原子守恒可得該反應的化學方程式：2PbTe+3O2+2H2SO42PbSO4+2TeO2+2H2O；

(5)根據流程圖可知H2O2將TeO2氧化為Na2TeO4，Na2TeO4將Na2SO3氧化為Na2SO4.根據氧化還原反應的規律：氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性，可知物質的氧化性有強到弱的順序為：H2O2>Na2TeO4>Na2SO4；在還原反應中發生反應：Na2TeO4+3Na2SO3+H2SO4=Te+4Na2SO4+H2O；反應中還原劑是Na2SO3，氧化劑是Na2TeO4，二者的物質的量的比是3：1；

(6) 8.7kg碲化鈉的物質的量是n(Na2Te)=8700g÷174g/mol=50mol，根據Na元素守恒可知需要Na的物質的量是50mol×2=100mol，根據方程式2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑可知產生100molNa，會同時得到50molCl2，其在標準狀況下的體積V(Cl2)= 50mol×22.4L/mol=1120L。