Question

【题目】双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。生产双氧水常采用蒽醌法，其反应原理和生产流程如图所示：

A．氢化釜 B．过滤器 C．氧化塔 D．萃取塔 E.．净化塔 F．工作液再生装置 G．工作液配制装置

生产过程中，把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，在一定的温度、压力和催化剂作用下进行氢化，再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水。回答下列问题：

（1）蒽醌法制备双氧水理论上消耗的原料是_______，循环使用的原料是______，配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是______。

（2）氢化釜A中反应的化学方程式为_______，进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为_______。

（3）萃取塔D中的萃取剂是____，选择其作萃取剂的原因是______。

（4）工作液再生装置F中要除净残留的H2O2，原因是______。

（5）双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定，该反应的离子方程式为_______。一种双氧水的质量分数为27.5%，（密度为1.10g·cm3），其浓度为______mol/L。

Answer 1

【答案】氢气和氧气 乙基蒽醌 乙基蒽醌不溶于水，易溶于有机溶剂 乙基氢蒽醌 水 过氧化氢易溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水 过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸 6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O 8.9

【解析】

乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，工作液在A中催化加氢生成乙基氢蒽醌，乙基氢蒽醌在B中被氧气氧化成乙基蒽醌，同时生成过氧化氢，将生成过氧化氢后的混合液用水萃取，可得过氧化氢溶液，有机层主要含乙基蒽醌，通过再生装置处理可重新配制成工作液进行循环，整个过程中实际参加反应的只有氢气和氧气，据此解答。

(1)由转化反应可知，乙基蒽醌先与氢气发生加成反应生成乙基氢蒽醌，乙基氢蒽醌再与氧气发生氧化反应生成乙基蒽醌和过氧化氢，则蒽醌法制备双氧水理论上消耗的原料是氢气和氧气。乙基蒽醌开始被消耗，后来又生成，则循环使用的原料是乙基蒽醌，且结合流程图中再生工作液环节可知乙基蒽醌可循环使用，配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是乙基蒽醌不溶于水，易溶于有机溶剂，故答案为：氢气和氧气；乙基蒽醌；乙基蒽醌不溶于水，易溶于有机溶剂；

(2)由原理和流程可知，A中乙基蒽醌与氢气发生加成反应，反应为，进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为产物乙基氢蒽醌，故答案为：；乙基氢蒽醌；
中萃取分离出过氧化氢溶液，则选择萃取剂为水，选择其作萃取剂的原因是过氧化氢易溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水，故答案为：水；过氧化氢易溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水；
工作液再生装置F中要除净残留的，原因是过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸，故答案为：过氧化氢分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸；
双氧水在酸性条件下与溶液发生氧化还原反应生成氧气，离子反应为6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O，由可知一种双氧水的质量分数为密度为，其浓度=，故答案为：6H++5H2O2+2MnO4-=2Mn2++5O2↑+8H2O；8.9。