Question

【化学—化学与技术】（15分）甲酸钠广泛用作催化剂、稳定合成剂、印染行业的还原剂，还可用于生产保险粉、草酸和甲酸。甲酸钠用电石炉废气（75%～90%CO，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等）合成，其合成部分工艺流程如下：

（1）上述工艺用碱液洗涤的目的是___________，可能发生的反应有_______（写两个化学方程式）。

（2）上述合成工艺中采用循环喷射吸收合成，其目的是_________；最后尾气主要成分是______。

（3）甲酸钠高温时分解制取草酸钠（Na₂C₂O₄）的化学方程式为________。

（4）在甲酸钠、氢氧化钠混合溶液中通入二氧化硫气体，可得到重要的工业产品保险粉（Na₂S₂O₄），同时产生二氧化碳气体，该反应的离子方程式为____________。

（5）某厂测知合成塔中甲酸钠生产产率为40%，要制得溶质质量分数为5%的HCOONa溶液1吨，需要CO在标况下的体积为___________。

Answer

（1）除去其中的CO2、H2S等酸性气体；CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、H2S+2NaOH=Na2S+2H2O

（2）使尾气中的CO被充分吸收；N2、CH4 （3）2HCOONaNaOOC－COONa+H2↑

（4）HCOO－+2SO2+OH－=S2O42－+CO2+H2O （5）4.12×104 L

【解析】

试题分析：电石炉废气（CO 75～90%，以及少量CO2、H2S、N2、CH4等）先除尘，然后用碱液洗涤，溶液中CO2、H2S反应生成盐，然后将气体通入合成塔，并加入NaOH溶液、加热至160～200℃、加压，最终得到HCOONa·2H2O，最后剩余N2和CH4，将尾气排空，

（1）碱液具有碱性，能吸收酸性气体，CO2、H2S都是酸性气体，被碱液吸收，发生的反应为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O、H2S+2NaOH=Na2S+2H2O。

（2）反应物接触面积越大，反应越充分，合成工艺中采用循环喷射吸收合成目的是增大反应物接触面积，使尾气中的CO被充分吸收；反应过程中N2、CH4不参加反应，所以最后排空的尾气主要成分是N2和CH4。

（3）甲酸钠高温时分解生成草酸钠和氢气，反应方程式为2HCOONaNaOOCCOONa+H2↑。

（4）反应物是甲酸钠、NaOH和二氧化硫，生成物是Na2S2O4和二氧化碳、水，离子反应方程式为HCOO－+2SO2+OH－=S2O42－+CO2+H2O。

（5）5%的HCOONa溶液1吨，含有HCOONa的物质的量为1000000g×5%÷68g/mol=735.3mol，根据碳元素守恒可知，甲酸钠生产产率为40%，需要CO的物质的量为735.3mol÷40%=1838.3mol，CO的体积为1838.3mol×22.4L/mol=4.12×104 L。

考点：考查物质分离和提纯、物质制备实验设计