Question

我国制碱专家侯德榜先生潜心研究制碱技术，发明了侯氏制碱法。工业上以侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠(Na₂S₂O₅)的工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃⇌Na₂S₂O₅＋H₂O等多步反应。

(1) 反应Ⅰ的化学方程式为________；在进行反应Ⅰ时，向NaCl溶液中先通入_______(填“CO₂”或“NH₃”)；

(2)“灼烧”时发生反应的化学方程式为__________；

(3)已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放SO₂，其离子方程式为__________。

(4)副产品X化学式为________；生产中可循环利用的物质为____________(化学式)。

(5)为了减少产品Na2S2O5中的杂质含量，理论上需控制反应Ⅱ中气体与固体反应物的物质的量之比为_________，若气体量不足，则会导致___________________，检验产品中是否含有碳酸钠杂质，所需试剂是_________(填编号)。

①酸性高锰酸钾溶液 ②品红溶液 ③澄清石灰水 ④饱和碳酸氢钠溶液 ⑤NaOH溶液 ⑥稀盐酸

Answer

NaCl＋CO2＋NH3＋H2O═NaHCO3↓＋NH4Cl NH3 2CuS+3O22CuO+2SO2 S2O52—＋2H+═2SO2↑＋H2O CuSO4·5H2O CO2 2:1 若SO2不足Na2S2O5产品中Na2SO3、Na2CO3等杂质含量增加，Na2S2O5产率降低 ①③⑥

【解析】

根据侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的工艺流程，饱和氯化钠溶液与二氧化碳、氨气反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，灼烧时， CuS与氧气反应生成黑色氧化铜和二氧化硫气体，把二氧化硫气体通入碳酸钠溶液生成NaHSO3，同时放出二氧化碳气体，2NaHSO3⇌Na2S2O5＋H2O，蒸干得到Na2S2O5固体。氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，得到硫酸铜晶体。

(1) 反应Ⅰ是饱和氯化钠溶液与二氧化碳、氨气反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NaCl＋CO2＋NH3＋H2O═NaHCO3↓＋NH4Cl；在进行反应Ⅰ时，向NaCl溶液中先通入NH3，使溶液呈碱性，碱性条件下，能增大二氧化碳的溶解度；

(2)“灼烧”时，CuS与氧气反应生成黑色氧化铜和二氧化硫气体，发生反应的化学方程式为2CuS+3O22CuO+2SO2；

(3) Na2S2O5与稀硫酸反应生成硫酸钠、SO2、H2O，其离子方程式为S2O52-＋2H+═2SO2↑＋H2O。

(4) 氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，得到硫酸铜晶体，所以副产品X化学式为CuSO4·5H2O；根据流程图可知，生产中可循环利用的物质为CO2。

(5) Na2S2O5中钠与硫元素的原子数比是1:1，根据元素守恒，理论上需控制反应Ⅱ中SO2与固体Na2CO3反应物的物质的量之比为2:1；若SO2不足，Na2S2O5产品中Na2SO3、Na2CO3等杂质含量增加；检验产品中是否含有碳酸钠杂质，操作步骤是：取样品，加入足量稀盐酸，生成的气体通入足量的高锰酸钾溶液，除去二氧化硫，最后把气体通入澄清石灰水，若溶液变浑浊，则含有碳酸钠杂质，需要的试剂是①③⑥。