Question

8．Na₂S₂O₃•5H₂O可作為高效脫氯劑，工業上用硫鐵礦（FeS₂）為原料制備該物質的流程如下．

已知：
Ⅰ．氣體A可以使品紅溶液褪色，與硫化氫（H₂S）混合能獲得單質硫．
Ⅱ．pH約為11的條件下，單質硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽．
回答下列問題：
（1）沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動使之達到“沸騰”狀態，其目的是使固體與氣體充分接觸，加快反應速率．
（2）吸收塔中的原料B可以選用B（填字母序號）．
A．NaCl溶液             B．Na₂CO₃溶液            C．Na₂SO₄溶液
（3）某小組同學用如圖裝置模擬制備Na₂S₂O₃ 的過程（加熱裝置已略去）．
               
①A中使用70%的硫酸比用98%的濃硫酸反應速率快，其原因是該反應的實質是H⁺與SO₃^2-反應，70%的硫酸中含水較多，c（H⁺）和c（SO₃^2-）都較大，生成SO₂速率更快．裝置B的作用是防止倒吸．
②C中制備Na₂S₂O₃發生的連續反應有：Na₂S+H₂O+SO₂═Na₂SO₃+H₂S、2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O 或 2H₂S+H₂SO₃═3S↓+3H₂O和Na₂SO₃+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃．
（4）工程師設計了從硫鐵礦獲得單質硫的工藝，將粉碎的硫鐵礦用過量的稀鹽酸浸取，得到單質硫和硫化氫氣體，該反應的化學方程式為FeS₂+2HCl═FeCl₂+H₂S↑+S．

Answer 1

分析 硫鐵礦在沸騰爐中燃燒生成氧化鐵與二氧化硫，氣體A為二氧化硫，溶液D蒸發濃縮、冷卻結晶得到硫代硫酸鈉晶體，故D為Na₂S₂O₃，單質單質硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽，則溶液C為Na₂SO₃，故原料B為可以為碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液．
（1）使固體與氣體充分接觸，加快反應速率；
（2）B稀釋二氧化硫轉化為亞硫酸鈉；
（3）A為制備二氧化硫，二氧化硫在C中與硫化鈉溶液反應得到硫化氫，硫化氫與二氧化硫反應得到S單質，S單質與亞硫酸鈉反應得到硫代硫酸鈉，C中反應導致裝置內壓強減小，B裝置作用是防止倒吸；
（4）由題目信息可知，FeS₂與HCl反應生成H₂S、S，同時還生成FeCl₂．

解答 解：硫鐵礦在沸騰爐中燃燒生成氧化鐵與二氧化硫，氣體A為二氧化硫，溶液D蒸發濃縮、冷卻結晶得到硫代硫酸鈉晶體，故D為Na₂S₂O₃，單質單質硫與亞硫酸鹽可以共熱生成硫代硫酸鹽，則溶液C為Na₂SO₃，故原料B為可以為碳酸鈉溶液或氫氧化鈉溶液．
（1）沸騰爐中將粉碎的硫鐵礦用空氣吹動使之達到“沸騰”狀態，其目的是：使固體與氣體充分接觸，加快反應速率，
故答案為：使固體與氣體充分接觸，加快反應速率；
（2）B吸收二氧化硫轉化為亞硫酸鈉，碳酸鈉可以與二氧化硫反應生成亞硫酸鈉與二氧化硫，而NaCl、硫酸鈉不與二氧化硫反應，故選：B；
（3）A為制備二氧化硫，二氧化硫在C中與硫化鈉溶液反應得到硫化氫，硫化氫與二氧化硫反應得到S單質，S單質與亞硫酸鈉反應得到硫代硫酸鈉，C中反應導致裝置內壓強減小，B裝置作用是防止倒吸．
①該反應的實質是H⁺與SO₃^2-反應，70%的硫酸中含水較多，c（H⁺）和c（SO₃^2-）都較大，生成SO₂速率更快；B裝置作用是防止倒吸，
故答案為：該反應的實質是H⁺與SO₃^2-反應，70%的硫酸中含水較多，c（H⁺）和c（SO₃^2-）都較大，生成SO₂速率更快；B防止倒吸；
②C中制備Na₂S₂O₃發生的連續反應有：Na₂S+H₂O+SO₂═Na₂SO₃+H₂S、2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O 或 2H₂S+H₂SO₃═3S↓+3H₂O 和Na₂SO₃+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂S₂O₃，
故答案為：2H₂S+SO₂═3S↓+2H₂O 或 2H₂S+H₂SO₃═3S↓+3H₂O；
（4）由題目信息可知，FeS₂與HCl反應生成H₂S、S，同時還生成FeCl₂，反應方程式為：FeS₂+2HCl═FeCl₂+H₂S↑+S，
故答案為：FeS₂+2HCl═FeCl₂+H₂S↑+S．

點評 本題考查制備方案設計，側重考查學生對操作步驟、原理的分析評價，是對學生綜合能力的考查，難度中等．