Question

1．工業上以侯氏制堿法為基礎生產焦亞硫酸鈉（Na₂S₂O₅）．其制備工藝流程如下：

已知：反應Ⅱ包含2NaHSO₃?Na₂S₂O₅+H₂O等多步反應．
（1）反應I的化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）“灼燒”時發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）反應I時應先通的氣體為NH₃副產品X的化學式是CuSO₄•5H₂O．生產中可循環利用的物質為CO₂（填化學式）
（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．檢驗產品中含有碳酸鈉雜質所需試劑是①③⑥（填編號）
①酸性高錳酸鉀        ②品紅溶液        ③澄清石灰水
④飽和碳酸氫鈉溶液     ⑤NaOH          ⑥稀硫酸．

Answer 1

分析 反應Ⅰ為生成NaHCO₃，加熱生成Na₂CO₃，在反應Ⅱ中二氧化硫與碳酸鈉反應生成NaHSO₃與二氧化碳，加熱NaHSO₃生成Na₂S₂O₅，
（1）根據流程確定反應物為NaCl、NH₃、CO₂，產物為NH₄Cl和碳酸氫鈉；
（2）CuS與氧氣反應生成黑色氧化銅和二氧化硫氣體，根據化學方程式可計算出轉移電子的物質的量；
（3）Na₂S₂O₅中硫元素的化合價為+4價，生成二氧化硫化合價沒變；
（4）反應Ⅰ進行時應先通入氨氣，增大HCO₃^-的濃度，便于NaHCO₃析出；氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅，結晶得出硫酸銅晶體；根據流程圖可知，可循環使用的物質是二氧化碳；
（5）反應Ⅱ中反應應是二氧化硫與碳酸鈉反應生成NaHSO₃，NaHSO₃再生成Na₂S₂O₅，反應方程式為Na₂CO₃+2 SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂，為了控制雜質，二氧化硫與碳酸氫鈉應按反應方程式中比例關系反應；檢驗產品中含有碳酸鈉雜質，需加酸反應檢驗二氧化碳生成，即用的澄清石灰水，但加酸會生成二氧化硫，二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁，故應先除去，用酸性高錳酸鉀溶液根據顏色不褪色確定二氧化硫除凈，據此答題．

解答 解：（1）流程確定反應物為NaCl、NH₃、CO₂，產物為NH₄Cl和碳酸氫鈉，反應Ⅰ的化學方程式為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）硫化銅灼燒一定生成氧化銅和二氧化硫，反應的化學方程式為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，故答案為：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CuO+2SO₂；
（3）根椐提示可知生成二氧化硫和水，Na₂S₂O₅與稀硫酸反應放出SO₂和水，反應的離子方程式為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O，
故答案為：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O；
（4）反應Ⅰ進行時應先通入氨氣，增大HCO₃^-的濃度，便于NaHCO₃析出；上述分析可知，氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，得出硫酸銅晶體，副產品X的化學式是CuSO₄•5H₂O，根據流程圖可知，可循環使用的物質是CO₂，
故答案為：NH₃；CuSO₄•5H₂O；CO₂；
（5）從生產過程可以看出是硫酸銅晶體；從圖示中可以看出二氧化碳和水可以再次利用，反應Ⅱ中氣體與固體分別是二氧化硫和碳酸鈉，這兩種物質反應必須生成亞硫酸氫鈉：反應Ⅱ中反應應是二氧化硫與碳酸鈉反應生成NaHSO₃，NaHSO₃再生成Na₂S₂O₅，反應方程式為Na₂CO₃+2SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂，因此氣體與固體的物質的量之比為2：1，檢驗產品中含有碳酸鈉雜質，需加酸反應檢驗二氧化碳生成，即用的澄清石灰水，但加酸會生成二氧化硫，二氧化硫也能使澄清石灰水變渾濁，故應先除去，用酸性高錳酸鉀溶液根據顏色不褪色確定二氧化硫除凈，故選①③⑥，
故答案為：2：1；①③⑥．

點評 本題考查了物質置制備的實驗方案分析，主要是物質性質的理解應用，離子方程式書寫方法，注意試劑的選擇和實驗操作的目的，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．