Question

【題目】我國制堿專家侯德榜先生潛心研究制堿技術，發(fā)明了侯氏制堿法。工業(yè)上以侯氏制堿法為基礎生產(chǎn)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)的工藝流程如下：

已知：反應Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5＋H2O等多步反應。

(1) 反應Ⅰ的化學方程式為________；在進行反應Ⅰ時，向NaCl溶液中先通入_______(填“CO2”或“NH3”)；

(2)“灼燒”時發(fā)生反應的化學方程式為__________；

(3)已知Na2S2O5與稀硫酸反應放SO2，其離子方程式為__________。

(4)副產(chǎn)品X化學式為________；生產(chǎn)中可循環(huán)利用的物質(zhì)為____________(化學式)。

(5)為了減少產(chǎn)品Na2S2O5中的雜質(zhì)含量，理論上需控制反應Ⅱ中氣體與固體反應物的物質(zhì)的量之比為_________，若氣體量不足，則會導致___________________，檢驗產(chǎn)品中是否含有碳酸鈉雜質(zhì)，所需試劑是_________(填編號)。

①酸性高錳酸鉀溶液 ②品紅溶液 ③澄清石灰水 ④飽和碳酸氫鈉溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥稀鹽酸

Answer 1

【答案】NaCl＋CO2＋NH3＋H2O═NaHCO3↓＋NH4Cl NH3 2CuS+3O22CuO+2SO2 S2O52—＋2H+═2SO2↑＋H2O CuSO4·5H2O CO2 2:1 若SO2不足Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加，Na2S2O5產(chǎn)率降低 ①③⑥

【解析】

根據(jù)侯氏制堿法為基礎生產(chǎn)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)的工藝流程，飽和氯化鈉溶液與二氧化碳、氨氣反應生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳，灼燒時， CuS與氧氣反應生成黑色氧化銅和二氧化硫氣體，把二氧化硫氣體通入碳酸鈉溶液生成NaHSO3，同時放出二氧化碳氣體，2NaHSO3Na2S2O5＋H2O，蒸干得到Na2S2O5固體。氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌，得到硫酸銅晶體。

(1) 反應Ⅰ是飽和氯化鈉溶液與二氧化碳、氨氣反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，反應方程式為NaCl＋CO2＋NH3＋H2O═NaHCO3↓＋NH4Cl；在進行反應Ⅰ時，向NaCl溶液中先通入NH3，使溶液呈堿性，堿性條件下，能增大二氧化碳的溶解度；

(2)“灼燒”時，CuS與氧氣反應生成黑色氧化銅和二氧化硫氣體，發(fā)生反應的化學方程式為2CuS+3O22CuO+2SO2；

(3) Na2S2O5與稀硫酸反應生成硫酸鈉、SO2、H2O，其離子方程式為S2O52-＋2H+═2SO2↑＋H2O。

(4) 氧化銅與稀硫酸反應生成硫酸銅溶液，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌，得到硫酸銅晶體，所以副產(chǎn)品X化學式為CuSO4·5H2O；根據(jù)流程圖可知，生產(chǎn)中可循環(huán)利用的物質(zhì)為CO2。

(5) Na2S2O5中鈉與硫元素的原子數(shù)比是1:1，根據(jù)元素守恒，理論上需控制反應Ⅱ中SO2與固體Na2CO3反應物的物質(zhì)的量之比為2:1；若SO2不足，Na2S2O5產(chǎn)品中Na2SO3、Na2CO3等雜質(zhì)含量增加；檢驗產(chǎn)品中是否含有碳酸鈉雜質(zhì)，操作步驟是：取樣品，加入足量稀鹽酸，生成的氣體通入足量的高錳酸鉀溶液，除去二氧化硫，最后把氣體通入澄清石灰水，若溶液變渾濁，則含有碳酸鈉雜質(zhì)，需要的試劑是①③⑥。