题目内容
【题目】过硫酸氢钾复盐(化学式表示为K2SO4·KHSO4·2KHSO5),—般用作漂白剂及NOx、SO2等废气脱除剂。制备过硫酸氢钾复盐流程如图:
(1)在“转化”操作前,需先用冰水冷却双氧水,可能的原因是________________。“转化”过程中,浓硫酸与H2O2发生可逆反应生成过硫酸(H2SO5),写出该变化的化学反应方程式____________________。
(2)已知H2SO5为一元强酸。结晶操作中,加入K2CO3即可获得过硫酸氢钾复盐晶体,该过程的离子反应方程式为________________________;操作中,选用50%K2CO3溶液且需分批缓慢加入目的是____________。过硫酸氢钾复盐产率(以产品含氧量表示)随溶液pH和温度的变化关系如图所示。则该过程适宜的条件是________________。
(3)过滤后,用无水乙醇取代蒸馏水洗涤沉淀,目的是__________________。
【答案】 浓硫酸与H2O2溶液混合时,大量放热,温度高H2O2易分解 H2SO4+H2O2H2SO5+H2O 10K++5CO32-+4HSO4-4HSO5-+12H+=5CO2↑+2K2SO4·KHSO4·2KHSO5+5H2O 控制反应条件,避免反应过于激烈 0℃pH=2左右 便于晶体干燥或减少溶解损失
【解析】(1)浓硫酸与H2O2溶液混合时,放出大量热,温度高,H2O2易分解,故在“转化”中,用冰水浴冷却;浓硫酸与H2O2反应,部分转化为过硫酸H2SO5和水,反应为:H2SO4+H2O2H2SO5+H2O;故答案为:浓硫酸与H2O2溶液混合时,大量放热,温度高,H2O2易分解;H2SO4+H2O2H2SO5+H2O;
(2)H2SO5与K2CO3即可获得过硫酸氢钾复盐晶体,因为H2SO5为一元强酸,故还有二氧化碳生成,则离子方程式为:10K++5CO32-+4SO42-+4HSO5-+12H+= 5CO2↑+ 2K2SO4KHSO42KHSO5↓+ 5H2O;为避免反应过于剧烈,K2CO3溶液需分批缓慢加入;根据图示,0℃、pH=2左右时,过硫酸氢钾复盐产率(以产品含氧量表示)最大,故此条件为最适宜条件,故答案为:10K++5CO32-+4SO42-+4HSO5-+12H+= 5CO2↑+ 2K2SO4KHSO42KHSO5↓+ 5H2O;控制加入的K2CO3的量,避免反应过于激烈;0℃、pH=2左右;
(3)无水乙醇洗涤沉淀,可以洗除晶体表面的杂质,同时乙醇易挥发,便于晶体干燥,故答案为:便于晶体干燥。