Question

【題目】過氧硫酸氫鉀復合鹽（K2SO4KHSO42KHSO5）易分解，可用作漂白劑、NOx和SO2等的脫除劑。某研究小組制備過氧硫酸氫鉀復合鹽的流程如圖所示。

已知：濃硫酸與H2O2反應，部分轉化為過硫酸（化學式為H2SO5，是一種一元強酸）

（1）H2SO5中硫元素的化合價為+6價，其中過氧鍵的數目為________；工業上用過氧硫酸氫鉀復合鹽溶液脫除NO時，反應的離子方程式為___________________________。

（2）若反應物的量一定，在上述流程的“轉化”步驟中需用冰水浴冷卻，且緩慢加入濃硫酸，其目的是___________________________。

（3）“結晶”操作中，加入K2CO3即可獲得過氧硫酸氫鉀復合鹽晶體，該過程的化學方程式為______________________________。過氧硫酸氫鉀復合鹽產率（以產品含氧量表示）隨溶液pH和溫度的變化關系如圖所示，則該過程適宜的條件是_________________。

（4）產品中KHSO5含量的測定：取1.000g產品于錐形瓶中，用適量蒸餾水溶解，加入5mL5％的硫酸和5mL25％的KI溶液，再加入1mL淀粉溶液作指示劑，用0.2000mol·L-1硫代硫酸鈉標準液滴定至終點，消耗標準液的體積為25.00mL。

已知：2KHSO5＋4KI＋H2SO4 = 2I2＋3K2SO4＋2H2O I2＋2Na2S2O3 =Na2S4O6＋2NaI

①用_____滴定管盛裝標準濃度的硫代硫酸鈉溶液（填“甲”或“乙”）。

②產品中KHSO5的質量分數為___________。

Answer 1

【答案】1 3HSO5－＋2NO＋H2O = 3SO42－＋2NO3－＋5H+ 防止濃硫酸與H2O2溶液混合時放出大量熱使H2O2分解 5K2CO3＋4H2SO5＋4H2SO4 =2(K2SO4KHSO42KHSO5)↓＋5CO2↑＋5H2O 控制pH在2.0~2.5之間，溫度在0℃左右 乙 38.00％

【解析】

(1)H2SO5中硫元素的化合價為+6價，依據化合價的代數和為0計算，有2個氧原子顯-1價，所以過氧鍵的數目為1。答案為1；

工業上用過氧硫酸氫鉀復合鹽溶液脫除NO時，反應的離子方程式為3HSO5－＋2NO＋H2O = 3SO42－＋2NO3－＋5H+。答案為3HSO5－＋2NO＋H2O = 3SO42－＋2NO3－＋5H+

(2)在“轉化”步驟中，30%的H2O2溶液加入98%的濃硫酸中，相當于濃硫酸稀釋，會放出大量的熱，而H2O2受熱易分解，所以需用冰水浴冷卻，且緩慢加入濃硫酸。

答案為：防止濃硫酸與H2O2溶液混合時放出大量熱使H2O2分解；

(3)“結晶”操作中，加入K2CO3即可獲得過氧硫酸氫鉀復合鹽晶體，該過程的化學方程式為5K2CO3＋4H2SO5＋4H2SO4 =2(K2SO4KHSO42KHSO5)↓＋5CO2↑＋5H2O。

答案為：5K2CO3＋4H2SO5＋4H2SO4 =2(K2SO4KHSO42KHSO5)↓＋5CO2↑＋5H2O

從溶液pH看，過氧硫酸氫鉀復合鹽產率在2.0~2.5之間時最大；從溫度看，過氧硫酸氫鉀復合鹽產率在0℃左右最大，所以該過程適宜的條件是控制pH在2.0~2.5之間，溫度在0℃左右。答案為：控制pH在2.0~2.5之間，溫度在0℃左右；

(4) ① 硫代硫酸鈉溶液呈堿性，應放在堿式滴定管內。答案為乙；

② 由反應2KHSO5＋4KI＋H2SO4 = 2I2＋3K2SO4＋2H2O和I2＋2Na2S2O3 =Na2S4O6＋2NaI可得出如下關系式：KHSO5——2Na2S2O3

n(Na2S2O3)=0.2mol/L×0.025L=0.005mol，n(KHSO5)=0.0025mol

產品中KHSO5的質量分數為：

答案為：38.00％。