Question

硫及其化合物在工业上有着广泛的应用。完成下列填空：

(1)写出工业上以硫磺为原料生产硫酸的第一步反应方程式______

(2)工业上用过硫酸钾(K₂S₂O₈)测定钢铁中的锰含量，主要反应如下：____Mn²⁺+____S₂O₈^2﹣+____H₂O→____MnO₄^﹣+____SO₄^2﹣+______H⁺。配平该反应方程式，氧化产物是______

(3)用电解硫酸氢钾的方法制取过硫酸钾：HSO₄^﹣在______(填：“阳极”或“阴极”)反应生成S₂O₈^2﹣，另一极生成氢气，生成0.1mol的S₂O₈^2﹣同时可收集到______g氢气

(4)已知硫酸的第二级电离并不完全：HSO₄^﹣H⁺+SO₄^2﹣(K_i=1.2×10^﹣2)；在0.1mol/L的硫酸氢钾溶液中大约有30%的HSO₄^﹣电离，则该溶液中离子浓度由大到小排列第2位的离子是____，第4位的离子是____。往该溶液中加入硫酸氢钾固体并保持温度不变，则溶液中____(填：“增大”、“减小”或“不变”)

(5)已知：HSO₃^﹣⇌H⁺+SO₃^2﹣K=1.02×10^﹣7，NH₄⁺+H₂O⇌NH₃•H₂O+H⁺ K=5.65×10^﹣10。往亚硫酸氢铵中加入一定量的氢氧化钡溶液，可能发生的反应离子方程式是____(选填编号)

a．HSO₃^﹣+Ba²⁺+OH^﹣=BaSO₃↓+H₂O

b．NH₄⁺+2HSO₃^﹣+2Ba²⁺+3OH^﹣=2BaSO₃↓+2H₂O+NH₃•H₂O

c．NH₄⁺+HSO₃^﹣+Ba²⁺+2OH^﹣=BaSO₃↓+H₂O+NH₃•H₂O

d．2NH₄⁺+4HSO₃^﹣+3Ba²⁺+6OH^﹣=3BaSO₃↓+4H₂O+2NH₃•H₂O+SO₃^2﹣

Answer

S+O2SO2 2 5 8 2 10 16 MnO4﹣ 阳极 0.2 HSO4﹣ SO42﹣ 减小 cd

【解析】

(1)以硫磺为原料生产硫酸的过程为硫燃烧生成二氧化硫，二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，三氧化硫和水反应生成硫酸，第一步反应的化学方程式为：S+O2SO2 ；

(2)反应中锰元素化合价+2价变化为+7价，电子转移5e-，S2O82-中硫元素化合价+7价变化为SO42-中硫元素化合价+6价，电子转移2e-，电子转移总数为10e-，Mn2+前系数，2，S2O82-前系数为5，结合原子守恒、电荷守恒配平书写离子方程式为：2Mn2++5S2O82-+8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，反应中锰元素化合价+2价变化为+7价，做还原剂被氧化，生成氧化产物为MnO4-；
(3)用电解硫酸氢钾的方法制取过硫酸钾：阴离子在阳极失电子发生氧化反应，元素化合价分析可知硫元素化合价+6价变化为+7价，化合价升高失电子发生氧化反应生成S2O82-，HSO4-在阳极反应生成S2O82-，电极反应为：2HSO4--2e-═S2O82-+2H+，另一极生成氢气，电极反应为2H++2e-=H2↑，阳极电子守恒计算，生成0.1mol的S2O82-同时，电子转移0.2mol，S2O82-～H2↑～2e-，可收集到氢气物质的量0.1mol，质量=0.1mol×2g/mol=0.2g；
(4)已知硫酸的第二级电离并不完全，在0.1mol/L的硫酸氢钾溶液中大约有30%的HSO4-电离，溶液显酸性，则溶液中离子浓度大小为c(K+)＞c(HSO4-)＞c(H+)＞c(SO42-)＞c(OH-)，则该溶液中离子浓度由大到小排列第2位的离子是HSO4-，第4位的离子是SO42-。往该溶液中加入硫酸氢钾固体并保持温度不变，则溶液中c(HSO4-)、c(K+)浓度增大，但对于电离平衡，HSO4-⇌H++SO42-，硫酸氢根离子只电离不水解，氢离子浓度增大平衡逆向进行，电离程度减小，c(HSO4-)增大的多，比值减小；
(5)已知：HSO3-⇌H++SO32- K=1.02×10-7，NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+ K=5.65×10-10，亚硫酸氢根离子电离程度大于NH4+的水解程度，所以亚硫酸氢铵溶液中滴入氢氧化钡溶液，氢氧根离子先和亚硫酸氢根离子反应，后与铵根离子结合生成一水合氨，反应中氢氧化钡量不同产物不同，不足量的氢氧化钡反应时需要满足化学式的组成比，
a．从选项中的离子方程式分析，HSO3-+Ba2++OH-→BaSO3↓+H2O是氢氧化钡不足量时的反应，只和亚硫酸氢根离子反应，则氢氧化钡电离出的钡离子和氢氧根离子全部反应，需要符合化学式的组成比，正确的应为2HSO3-+Ba2++2OH-→BaSO3↓+2H2O+SO32-，故a错误；
b．选项中离子方程式分析，NH4++2HSO3-+2Ba2++3OH-→2BaSO3↓+2H2O+NH3•H2O，电离出2molBa2+，电离出的氢氧根离子为4mol，其中2molOH-和2mol亚硫酸氢根离子反应，2molOH-和2molNH4+离子反应，正确的反应离子方程式为：NH4++HSO3-+Ba2++2OH-→BaSO3↓+H2O+NH3•H2O，故B错误；
c．依据b分析可知，选项中离子方程式为氢氧化钡和亚硫酸氢铵1：1反应的离子方程式，NH4++HSO3-+Ba2++2OH-→BaSO3↓+H2O+NH3•H2O，故c正确；
d.2NH4++4HSO3-+3Ba2++6OH-→3BaSO3↓+4H2O+2NH3•H2O+SO32-，分析离子方程式，反应是4molNH4HSO3和3molBa(OH)2的反应，6molOH-离子先和4molHSO3-反应，剩余 2molOH-离子再和2molNH4+离子反应，剩余2molNH4+离子生成亚硫酸铵，反应的离子方程式正确，故d正确，
所以选cd。