Question

18．二氧化硫常用作消毒劑和漂白劑，也是一種重要的工業原料．
（1）將a mol SO₂通入1L 1mol/L NaOH溶液中充分反應后，陰離子總數D陽離子總數．（填選項前的字母）
A．a＞1時大于     B．a=1時等于      C．大于      D．小于
（2）保險粉（Na₂S₂O₄）廣泛用于印染行業和食品儲存行業．可以將SO₂通入草酸鈉（Na₂C₂O₄）和NaOH的混合溶液中制取保險粉．制取保險粉的離子方程式為2SO₂+C₂O₄^2-+4OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$S₂O₄^2-+2CO₃^2-+2H₂O．
（3）工業上常以SO₂為原料制取Na₂S₂O₃．步驟如下：
①將Na₂S和Na₂CO₃按2：1的物質的量之比配成混合溶液．
②將混合溶液注入敞口反應釜中，加熱反應釜將溫度控制在50℃左右．
③向反應釜中緩緩通入SO₂至稍微過量使Na₂S和Na₂CO₃完全反應．
④反應結束后加熱濃縮溶液，冷卻至30℃以下析出大量Na₂S₂O₃晶體．
⑤濾出晶體，母液循環利用．
據此請回答：
（�。┕�業制取Na₂S₂O₃的反應的化學方程式為4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂
（ⅱ）工業生產的首要目的是盈利，為節約成本并減少對環境的污染，應盡可能的提高產率，制取步驟中體現了這一思想的有①③⑤（填步驟序號）
（ⅲ）工業生產的Na₂S₂O₃含有兩種雜質，這兩種雜質是Na₂SO₃和Na₂SO₄．以下條件中可以求出產品中Na₂S₂O₃的物質的量分數的是A．（填選項前的字母）
A．產品中鈉原子和硫原子的物質的量之比
B．產品中鈉原子和氧原子的物質的量之比
C．產品中硫原子和氧原子的物質的量之比
D．以上均能
（4）一種以銅作催化劑脫硫有如下兩個過程：
①在銅的作用下完成工業尾氣中SO₂的部分催化氧化，所發生反應為：2SO₂+2n Cu+（n+1）O₂+（2-2n） H₂O=2n CuSO₄+（2-2n） H₂SO₄
每吸收標準狀況下11.2L SO₂，被SO₂還原的O₂的質量為8g．
②利用如圖所示電化學裝置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生．寫出裝置內所發生反應的離子方程式Cu²⁺+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cu+SO₄^2-+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）SO₂通入NaOH溶液，根據電荷守恒有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），據此答題；
（2）將SO₂通入草酸鈉（Na₂C₂O₄）和NaOH的混合溶液生成Na₂S₂O₄，根據元素守恒可知產物還有碳酸鈉和水，根據電荷守恒書寫離子方程式；
（3）（�。└鶕�題中信息，工業上用Na₂S和Na₂CO₃以及SO₂制取Na₂S₂O₃，根據元素守恒可寫出反應的化學方程式；
（ⅱ）為節約成本并減少對環境的污染，可以將部析出晶體后的母液循環使用，根據反應方程式，投入的物料之比等反應中的計量數之比，且SO₂稍微過量可提高產率，據此答題；
（ⅲ）Na₂CO₃溶液與二氧化硫反應可生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉可被氧化成硫酸鈉，比較Na₂S₂O₃、Na₂SO₃、Na₂SO₄的化學式可知，Na₂S₂O₃與Na₂SO₃、Na₂SO₄兩種物質中鈉原子與硫原子物質的量之比不同，且Na₂SO₃、Na₂SO₄中鈉原子與硫原子物質的量之比相同，而Na₂S₂O₃與Na₂SO₃中鈉原子與氧原子物質的量之比相同、Na₂S₂O₃中硫原子與氧原子物質的量之比介于Na₂SO₃和Na₂SO₄之間，據此選擇；
（4）①根據電子得失守恒計算被SO₂還原的O₂的質量；
②圖中的裝置為電解池，陰極上銅離子得電子生成銅，陽極上二氧化硫失電子生成硫酸根離子．

解答 解：（1）SO₂通入NaOH溶液，根據電荷守恒有c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HSO₃^-）+2c（SO₃^2-）+c（OH^-），所以有c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（HSO₃^-）+c（SO₃^2-）+c（OH^-），故選D；
（2）將SO₂通入草酸鈉（Na₂C₂O₄）和NaOH的混合溶液生成Na₂S₂O₄，根據元素守恒可知產物還有碳酸鈉和水，反應的離子方程式為2SO₂+C₂O₄^2-+4OH^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$S₂O₄^2-+2CO₃^2-+2H₂O，
故答案為：2SO₂+C₂O₄^2-+4OH^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$S₂O₄^2-+2CO₃^2-+2H₂O；
（3）（�。└鶕�題中信息，工業上用Na₂S和Na₂CO₃以及SO₂制取Na₂S₂O₃，反應的化學方程式為4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂，
故答案為：4SO₂+2Na₂S+Na₂CO₃ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$3Na₂S₂O₃+CO₂；
（ⅱ）為節約成本并減少對環境的污染，可以將部析出晶體后的母液循環使用，根據反應方程式，投入的物料之比等反應中的計量數之比，且SO₂稍微過量可提高產率，所以制取步驟中體現“盈利、節約成本并減少對環境的污染、盡可能的提高產率”這一思想的有①③⑤，
故答案為：①③⑤；
（ⅲ）Na₂CO₃溶液與二氧化硫反應可生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉可被氧化成硫酸鈉，所以雜質有Na₂SO₃和Na₂SO₄，比較Na₂S₂O₃、Na₂SO₃、Na₂SO₄的化學式可知，Na₂S₂O₃與Na₂SO₃、Na₂SO₄兩種物質中鈉原子與硫原子物質的量之比不同，且Na₂SO₃、Na₂SO₄中鈉原子與硫原子物質的量之比相同，而Na₂S₂O₃與Na₂SO₃中鈉原子與氧原子物質的量之比相同、Na₂S₂O₃中硫原子與氧原子物質的量之比介于Na₂SO₃和Na₂SO₄之間，所以根據產品中鈉原子和硫原子的物質的量之比可確定Na₂S₂O₃的物質的量分數，故選A，
故答案為：Na₂SO₄；A；
（4）①在反應：2SO₂+2n Cu+（n+1）O₂+（2-2n） H₂O=2n CuSO₄+（2-2n） H₂SO₄ 中，每摩爾二氧化硫失去2mol電子，而每摩爾氧氣能得到4mol電子，所以1molSO₂能還原0.5molO₂，每吸收標準狀況下11.2L即0.5mol SO₂，被SO₂還原的O₂的質量為0.25mol×32g/mol=8g，
故答案為：8；
②圖中的裝置為電解池，陰極上銅離子得電子生成銅，陽極上二氧化硫失電子生成硫酸根離子，反應方程式為Cu²⁺+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ Cu+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：Cu²⁺+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ Cu+SO₄^2-+4H⁺．

點評 本題主要考查元素化合物知識與工業應用，中等難度，涉及知識點較多，綜合性強，答題時注意元素化合物基礎知識和化學原理知識的靈活運用．