Question

(12分)双氧水、过硫酸钾是工业上常用的氧化剂、消毒剂。工业上以铂为阳极，铅或石墨为阴极，电解NH₄HSO₄溶液得过硫酸铵【(NH₄)₂S₂O₈】溶液，其工艺流程为：

（1）将电解后的溶液送往水解器中在减压条件下水解、蒸馏、浓缩分离，精馏得过氧化氢的水溶液，剩余溶液再循环使用。

①写出电解NH₄HSO₄溶液的化学方程式             

②写出水解器中(NH₄)₂S₂O₈溶液的水解方程式              。

③铂价格昂贵，试分析电槽阳极用铂不用铅的原因            。

④试分析水解器中使用减压水解、蒸馏的原因              。

（2）在电解后的过硫酸铵溶液中加入硫酸氢钾，析出过硫酸钾固体，过硫酸钾具有强氧化性，常被还原为硫酸钾，80℃以上易发生分解。

①将0.40 mol过硫酸钾与0.20 mol硫酸配制成1 L溶液，在80 ℃条件下加热并在t时刻向溶液中滴加入少量FeCl₃溶液，测定溶液中各成分的浓度如右图所示（H⁺浓度未画出）。图中物质X的化学式为         。

②已知硫酸锰（MnSO₄）和过硫酸钾（K₂S₂O₇）两种盐溶液在银离子催化下可发生反应，得到紫红色溶液。此反应的离子反应方程式                .

 

Answer 1

【答案】

（1）①2NH₄HSO₄(NH₄)₂S₂O₈＋H₂（2分）

②(NH₄)₂S₂O₈＋2H₂O = 2NH₄HSO₄+H₂O₂（2分

③铅会在阳极失电子生成阳离子进入溶液，且在阳极生成的S₂O₈^2-会氧化铅（2分）

④减压水解、蒸馏是为了减少双氧水的分解损失。（2分）

（2）①H₂O₂  （2分）

②2Mn^2＋＋5S₂O₈^2－＋8H₂O  2MnO₄^－＋10SO₄^2－＋16H^＋（2分）

【解析】

试题分析：（1）电解和水解的反应式均可根据题中所给反应物和生成物书写，可得①2NH₄HSO₄(NH₄)₂S₂O₈＋H₂，②(NH₄)₂S₂O₈＋2H₂O = 2NH₄HSO₄+H₂O₂。③使用铂的原因是，铅会在阳极失电子生成阳离子进入溶液，且在阳极生成的S₂O₈^2-会氧化铅。④减压水解、蒸馏是为了减少双氧水的分解损失。（2）①刚开始，S₂O₈^2－发生反应，产生H₂O₂ ，而H₂O₂ 易分解，滴入少量FeCl₃溶液，即是滴入了催化剂，加快了H₂O₂ 的分解，故在t时含量迅速降低。故物质X就是H₂O₂ 。②得到紫红色溶液，即有高锰酸根生成，故反应离子式为2Mn^2＋＋5S₂O₈^2－＋8H₂O  2MnO₄^－＋10SO₄^2－＋16H^＋

考点：工艺流程

点评：本题属于常规工艺流程题，需要利用化学反应原理对生产工艺进行分析，其中涉及的化学原理都是常见化学物质的性质，接下来的小题会涉及不同的知识点来解答，要利用到物质的特殊化学性质，学生应当对这部分知识熟练掌握，最后的图像题，还是将图像信息转化为化学的文字信息来理解。