题目内容

8．Na2S2O3•5H2O可作为高效脱氯剂，工业上用硫铁矿（FeS2）为原料制备该物质的流程如下．

已知：
Ⅰ．气体A可以使品红溶液褪色，与硫化氢（H2S）混合能获得单质硫．
Ⅱ．pH约为11的条件下，单质硫与亚硫酸盐可以共热生成硫代硫酸盐．
回答下列问题：
（1）沸腾炉中将粉碎的硫铁矿用空气吹动使之达到“沸腾”状态，其目的是使固体与气体充分接触，加快反应速率．
（2）吸收塔中的原料B可以选用B（填字母序号）．
A．NaCl溶液             B．Na2CO3溶液            C．Na2SO4溶液
（3）某小组同学用如图装置模拟制备Na2S2O3 的过程（加热装置已略去）．
               
①A中使用70%的硫酸比用98%的浓硫酸反应速率快，其原因是该反应的实质是H+与SO32-反应，70%的硫酸中含水较多，c（H+）和c（SO32-）都较大，生成SO2速率更快．装置B的作用是防止倒吸．
②C中制备Na2S2O3发生的连续反应有：Na2S+H2O+SO2═Na2SO3+H2S、2H2S+SO2═3S↓+2H2O 或 2H2S+H2SO3═3S↓+3H2O和Na2SO3+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3．
（4）工程师设计了从硫铁矿获得单质硫的工艺，将粉碎的硫铁矿用过量的稀盐酸浸取，得到单质硫和硫化氢气体，该反应的化学方程式为FeS2+2HCl═FeCl2+H2S↑+S．

分析 硫铁矿在沸腾炉中燃烧生成氧化铁与二氧化硫，气体A为二氧化硫，溶液D蒸发浓缩、冷却结晶得到硫代硫酸钠晶体，故D为Na2S2O3，单质单质硫与亚硫酸盐可以共热生成硫代硫酸盐，则溶液C为Na2SO3，故原料B为可以为碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液．
（1）使固体与气体充分接触，加快反应速率；
（2）B稀释二氧化硫转化为亚硫酸钠；
（3）A为制备二氧化硫，二氧化硫在C中与硫化钠溶液反应得到硫化氢，硫化氢与二氧化硫反应得到S单质，S单质与亚硫酸钠反应得到硫代硫酸钠，C中反应导致装置内压强减小，B装置作用是防止倒吸；
（4）由题目信息可知，FeS2与HCl反应生成H2S、S，同时还生成FeCl2．

解答 解：硫铁矿在沸腾炉中燃烧生成氧化铁与二氧化硫，气体A为二氧化硫，溶液D蒸发浓缩、冷却结晶得到硫代硫酸钠晶体，故D为Na2S2O3，单质单质硫与亚硫酸盐可以共热生成硫代硫酸盐，则溶液C为Na2SO3，故原料B为可以为碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液．
（1）沸腾炉中将粉碎的硫铁矿用空气吹动使之达到“沸腾”状态，其目的是：使固体与气体充分接触，加快反应速率，
故答案为：使固体与气体充分接触，加快反应速率；
（2）B吸收二氧化硫转化为亚硫酸钠，碳酸钠可以与二氧化硫反应生成亚硫酸钠与二氧化硫，而NaCl、硫酸钠不与二氧化硫反应，故选：B；
（3）A为制备二氧化硫，二氧化硫在C中与硫化钠溶液反应得到硫化氢，硫化氢与二氧化硫反应得到S单质，S单质与亚硫酸钠反应得到硫代硫酸钠，C中反应导致装置内压强减小，B装置作用是防止倒吸．
①该反应的实质是H+与SO32-反应，70%的硫酸中含水较多，c（H+）和c（SO32-）都较大，生成SO2速率更快；B装置作用是防止倒吸，
故答案为：该反应的实质是H+与SO32-反应，70%的硫酸中含水较多，c（H+）和c（SO32-）都较大，生成SO2速率更快；B防止倒吸；
②C中制备Na2S2O3发生的连续反应有：Na2S+H2O+SO2═Na2SO3+H2S、2H2S+SO2═3S↓+2H2O 或 2H2S+H2SO3═3S↓+3H2O 和Na2SO3+S $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3，
故答案为：2H2S+SO2═3S↓+2H2O 或 2H2S+H2SO3═3S↓+3H2O；
（4）由题目信息可知，FeS2与HCl反应生成H2S、S，同时还生成FeCl2，反应方程式为：FeS2+2HCl═FeCl2+H2S↑+S，
故答案为：FeS2+2HCl═FeCl2+H2S↑+S．

点评 本题考查制备方案设计，侧重考查学生对操作步骤、原理的分析评价，是对学生综合能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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14．下列化合物不能由单质直接生成的是（　　）
A．FeSB．CuSC．CuCl2D．FeCl3
15．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
A．用氨水吸收过量的SO2：2NH3•H2O+SO2=2NH4++SO32-+H2O
B．Ca（HCO3）2 溶液中加入少量澄清石灰水：HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
C．FeI2溶液中通入少量Cl2：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
D．NaClO溶液和FeCl2溶液混合：2ClO-+Fe2++2H2O=Fe（OH）2↓+2HClO
12．分子式为C10H14的二取代芳烃，其可能的结构有（　　）
A．3种B．6种C．9种D．10种
3．二茂铁（难溶于水，易溶于乙醚等有机溶剂，是易升华的橙色晶体）可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等．实验室制备二茂铁反应原理及装置示意图如下：
I．反应原理：2KOH+FeCl2+2C5H6→（C5H5）Fe+2KCl+2H2O
                （环戊二稀）（二茂铁）

Ⅱ．实验装置

Ⅲ．实验步骤
步骤l．在三颈烧瓶中加入25g粉末状的KOH，并从仪器a中加入60mL无水乙醚到烧瓶中，充分搅拌，同时通氮气约10min（图l）．
步骤2．再从仪器a滴入5.5mL新蒸馏的环戊二烯，搅拌．
步骤3．将6.5g无水FeCl2与（CH3）2SO（二甲亚砜）配成的溶液装入仪器a中，慢慢滴入烧瓶中，45min滴完，继续搅拌45min．
步骤4．再从仪器a加入25mL无水乙醚搅拌．
步骤5．将烧瓶中的液体转入分液漏斗，依次用盐酸、水各洗涤两次，分液得橙黄色溶液．
步骤6．蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品．
步骤7．粗产品升华提纯（图2）
（1）写出题21B一图l中仪器名称：a为滴液漏斗，b为球形冷凝管．
（2）步骤l中通入氮气的目的是排尽装置中空气，防止实验过程中亚铁离子被氧化．
（3）步骤5在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后D（填序号）
A．直接将二茂铁乙醚溶液从分液漏斗上口倒出
B．直接将二茂铁乙醚溶液从分液漏斗下口放出
C．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将二茂铁乙醚溶液从下口放出
D．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将二茂铁乙醚溶液从上口倒出
（4）升华提纯时，图2漏斗颈处棉花球的作用是过滤二茂铁固体，防止逸散到空气中．
（5）为了确证得到的是二茂铁，还需要进行的一项简单实验是测定所得固体的熔点．
（6）确定二茂铁的结构是图c而不是d可测定的谱图为核磁共振氢谱．
13．为验证氧化性Cl2＞Fe3+＞SO2，某小组用如图1所示装置进行实验（夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验）．

实验过程：
Ⅰ．打开弹簧夹K1～K4，通过一段时间N2，再将T型导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K2、K4．
Ⅱ．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热．
Ⅲ．当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2．
Ⅳ．打开活塞b，使约2ml的溶液流入D试管中，检验其中的离子．
Ⅴ．打开弹簧夹K2，活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K2．
Ⅵ．更换试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子．
（1）过程Ⅰ的目的是排出装置中的空气，防止干扰实验．
（2）棉花中浸润的溶液为NaOH溶液．
（3）A中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O．
（4）用70%的硫酸制取SO2，反应速率比用98%的硫酸快，原因是70%硫酸中氢离子浓度大于98%的硫酸，因此反应速率更快．
（5）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如下表所示，他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2＞Fe3+＞SO2的是乙、丙（填“甲”、“乙”或“丙”）．
 过程Ⅳ：B溶液中含有的离子过程Ⅵ：B溶液中含有的离子
甲有Fe3+，无Fe2+有SO42-
乙既有Fe3+、又有Fe2+有SO42-
丙有Fe3+、无Fe2+有Fe2+
（6）进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色．
  查阅资料：Fe2+（aq）+2SO32-（aq）?FeSO3（s）（墨绿色）
  提出假设：FeCl2与SO2的反应经历了中间产物FeSO3，溶液的红棕色是FeSO3（墨绿色）与FeCl3（黄色）的混合色．
  某同学设计如图2实验，证实该假设成立：
  ①溶液E和F分别为Na2SO3、FeCl3．
  ②请用离子方程式解释步骤3中溶液（酸性）由红棕色变浅绿色的原因Fe3+消耗SO32-，c（SO32-）减小，平衡Fe2+（aq）+SO32-（aq）?FeSO3（s）（墨绿色）逆向移动，溶液颜色由红棕色变为浅绿色．
20．现有如下两个反应：
A．NaOH+HCl═NaCl+H2O　　B．Zn+2AgNO3═Zn（NO3）2+2Ag
（1）根据两反应的本质，判断能否设计原电池：A不能，B能（填“能”或“不能”）．
（2）如果不能，说明其原因（A）的反应是非氧化还原反应，没有电子转移．
（3）如果可以，写出正负极材料及其电极反应式、电解质溶液的名称．
负极：Zn，Zn-2e-=Zn2+；
正极：Ag，Ag++e-=Ag；电解质溶液：硝酸银溶液．
17．下列物质不能发生消去反应的是（　　）
A．2-丙醇B．2，2-二甲基-1-丙醇
C．溴乙烷D．2-甲基-1-丙醇
18．元素周期律和元素周期表是学习化学的重要工具，下列叙述不正确的是（　　）
A．元素周期表共18列，从左到右的第十七列为卤族元素
B．同一周期元素的原子，半径越小越容易失去电子
C．副族元素全部是金属元素
D．在过渡元素中，人们可以寻找到各种优良的催化剂和高温、耐腐蚀的合金材料

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