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连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是工业上重要的还原性漂白剂,也是重要的...

连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是工业上重要的还原性漂白剂,也是重要的食品抗氧化剂。某学习小组模拟工业流程设计实验制取保险粉。

已知:Na2S2O4是白色固体,还原性比Na2SO3强,易与酸反应(2S2O42-+4H+3SO2↑+S↓+2H2O)。

(一)锌粉法

步骤1:按如图方式,温度控制在4045℃,当三颈瓶中溶液pH33.5时,停止通入SO2,反应后得到ZnS2O4溶液。

步骤2:将得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中,过滤,滤渣为ZnOH2,向滤液中加入一定量食盐,立即析出Na2S2O42H2O晶体。

步骤3:,经过滤,用乙醇洗涤,用120140℃的热风干燥得到Na2S2O4

(二)甲酸钠法

步骤4:按上图方式,将装置中的Zn粉和水换成HCOONaNa2CO3溶液和乙醇。温度控制在7083℃,持续通入SO2,维持溶液pH46,经58小时充分反应后迅速降温4555℃,立即析出无水Na2S2O4

步骤5:经过滤,用乙醇洗涤,干燥得到Na2S2O4

回答下列问题:

1)步骤1容器中发生反应的化学方程式是______;容器中多孔球泡的作用是______

2)步骤2中“向滤液中加入一定量食盐,立即析出Na2S2O42H2O晶体”的原理是(用必要的化学用语和文字说明)______

3)两种方法中控制温度的加热方式是______

4)根据上述实验过程判断,Na2S2O4在水、乙醇中的溶解性为:______

5)甲酸钠法中生成Na2S2O4的总反应为______

6)两种方法相比较,锌粉法产品纯度高,可能的原因是______

7)限用以下给出的试剂,设计实验证明甲酸钠法制得的产品中含有Na2SO4

稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、AgNO3溶液、BaCl2溶液______

 

H2O+SO2=H2SO3,Zn+2H2SO3ZnS2O4+2H2O或Zn+2SO2ZnS2O4 增大气体与溶液的接触面积,加快气体的吸收速率 溶液中存在:Na2S2O4(s)Na2S2O4(aq)2Na+(aq)+(aq)[或Na2S2O4(s)2Na+(aq)+(aq)],增大c(Na+),平衡向逆反应方向移动 水浴加热 Na2S2O4在水中溶解度较大,在酒精中溶解度较小 2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2 Zn(OH)2难溶于水,易与Na2S2O4分离 取少量产品配成稀溶液,加入足量稀盐酸,充分反应后静置,取上层清液,滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,则可确定产品中含有Na2SO4 【解析】 合成保险粉的反应物为Zn、SO2、H2O,根据温度控制在40~45℃,当三颈瓶中溶液pH在3~3.5时,停止通入SO2,反应后得到ZnS2O4溶液,据此分析解答。 (1)合成保险粉的反应物有Zn、SO2、H2O,根据温度控制在40~45℃,当三颈瓶中溶液pH在3~3.5时,说明发生了:H2O+SO2=H2SO3反应,最后反应得到ZnS2O4溶液,说明又发生了:Zn+2H2SO3ZnS2O4+2H2O反应,总过程也可以写成:Zn+2SO2ZnS2O4,多孔球泡可以增大气体与液体的接触面积,加快气体的吸收速率; (2)溶液中存在:Na2S2O4(s)Na2S2O4(aq)2Na+(aq)+(aq)[或Na2S2O4(s)2Na+(aq)+(aq)],增大c(Na+),平衡向逆反应方向移动,所以向滤液中加入一定量食盐,立即析出Na2S2O4•2H2O晶体; (3)根据温度控制在40~45℃可知需要控制温度的加热方式一般是水浴加热; (4)根据步骤2中将得到的ZnS2O4溶液加入NaOH溶液中,过滤,滤渣为Zn(OH)2,向滤液中加入食盐,才析出Na2S2O4•2H2O晶体,可知Na2S2O4在水中溶解度较大;根据步骤5析出的晶体用无水乙醇洗涤的目的是使晶体迅速干燥,避免溶解而减少损耗,可知其在酒精中溶解度较小; (5)由题意可知甲酸钠、二氧化硫、碳酸钠反应生成Na2S2O4,同时生成二氧化碳,反应的方程式为2HCOONa+4SO2+Na2CO3=2Na2S2O4+H2O+3CO2; (6)锌粉法产品纯度高,可能的原因是Zn(OH)2难溶于水,易与Na2S2O4分离; (7)设计实验证明甲酸钠法制得的产品中含有Na2SO4,要避免Na2S2O4干扰,所以取少量产品配成稀溶液,加入足量稀盐酸,充分反应后静置,取上层清液,滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,则可确定产品中含有Na2SO4。  
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CH4-CO2催化重整时发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),不仅可以得到合成气(COH2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:

1)某温度下,向1L的密闭容器中充入0.2molCH40.1molCO2,发生CH4-CO2催化重整反应,10min时达到平衡,测得平衡混合物中CO(g)的体积分数为20%,则用CH4表示的反应速率为______CO2的平衡转化率为______

2)若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。由图可知:压强p1______p2(选填“>“、“<“或“=”),理由是______

3)在一定温度下,向固定容积为2L的密闭容器中充入0.1moCH40.1mo1CO2发生CH4-CO2催化重整反应,达平衡时CO2的平衡转化率为50%,则此条件下该反应的平衡常数为K=______;平衡后保持温度不变,若再充入0.15molCH40.15molCO20.1molCO0.1molH2,则此时v______(选填“>”、“<”或“=”)v

4)已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H1=-75 kJmol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-394 kJmol-1

C(s)+O2(g)=CO(g)△H3=-111 kJmol-1

①催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=______kJmol-1

②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:

 

积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)

消碳反应CO2(g)+C(s)=CO(g)

H/(kJmol-1)

75

172

活化能/(kJmol-1)

催化剂X

33

91

催化剂Y

43

72

 

由上表判断,催化剂X______Y(填“优于”或“劣于”),理由是______

 

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磷酸二氢钾(KH2PO4)是一种高效复合肥。工业上以磷精矿[主要成分是Ca3(PO4)2,还含有少量Fe2O3CaF2等杂质]为原料,生产磷酸二氢钾的流程如图:

已知:①TBPD2EHPATOA都是难溶于水的液态有机物,对萃取特定物质有较强的选择性,常用作萃取剂。

②萃取剂TBPH3PO4Fe3+有较强的萃取作用,但对Ca2+有一定的萃取作用。

③萃取剂D2EHPA仅对Fe3+有较强的萃取作用。

回答下列问题:

1)“制酸”过程中生成磷酸的化学方程式为______

2)“除氟”时发生反应的化学方程式为______

3)“目的1”是______

4)“目的2”分离出的有机层中除H3PO4外,还有少量某金属阳离子。去除有机层中该阳离子的方法是用含H2SO4的磷酸洗涤,反应的离子方程式为______

5)“反应”时先在磷酸中加入KCl,再加入TOATOA的作用是______

6)“反应”中,TOA的用量会影响溶液的pH。水溶液中H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-的分布分数δ(含磷元素微粒占全部含磷粒子的物质的量分数)随pH的变化如图所示。

“反应”中,当pH=______(填选“2.2”、“4.5”、“9.5”或“12.4”)时,停止加入TOA

 

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25℃时,0.1 mol/LNH4HCO3溶液pH=7.7。向0.1mol/LNH4HCO3溶液中逐滴加入0.1mol/LNaOH溶液时,含氮、含碳粒子的分布情况如图所示(纵坐标是各粒子的分布系数,即物质的量分数)。根据图象判断,下列说法正确的是

A.NH4HCO3溶液中,水解程度:NH4+HCO3-

B.开始阶段,HCO3-略有增加的主要原因是发生反应:2NH4HCO3+2NaOH=(NH42CO3+Na2CO3+2H2O

C.由图中数据可知:CO32-的水解常数约为5.3×10-11

D.由图中数据可知:NH3H2O的电离常数约为1.5×10-5

 

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已知:25℃时,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。将含Fe2O3AgNi的某型废催化剂溶于盐酸,过滤,滤渣为Ag,所得溶液中c(Ni2+)=c(Fe3+)=0.4mol/L。向该溶液中滴加一定浓度的NaOH溶液(假设溶液体积不变)。下列说法中正确的是

A.金属活动性:AgNi

B.加入NaOH溶液时,先产生Ni(OH)2沉淀

C.当滴定到溶液pH=5时,溶液中lg约为10

D.当滴定到溶液呈中性时,Ni2+已沉淀完全

 

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我国科学家设计出一种可将光能转化为电能和化学能的天然气脱硫装置,如图,利用该装置可实现:H2S+O2 ═H2O2 +S。已知甲池中发生转化:。下列说法错误的是

A.甲池碳棒上发生电极反应:AQ+2H++2e-=H2AQ

B.该装置工作时,溶液中的H+从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池

C.甲池①处发生反应:O2+H2AQ=H2O2+AQ

D.乙池②处发生反应:H2S+I3-=3I-+S↓+2H+

 

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