Question

8．焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）常用作食品漂白剂．其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO₃?Na₂S₂O₅+H₂O等多步反应．
（1）反应I的化学方程式为CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，目的是增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率．在上述工艺流程中可循环使用的物质是CO₂、H₂O．
（3）反应Ⅱ中需控制参加反应的气体与固体的物质的量之比接近2：1，若气体量不足，则会导致Na₂S₂O₅产品中Na₂SO₃、Na₂CO₃等杂质含量增加，Na₂S₂O₅产率降低．
（4）Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 该工艺的制备原理为：反应Ⅰ为生成NaHCO₃，加热生成Na₂CO₃，在反应Ⅱ中二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO₃与二氧化碳，加热NaHSO₃生成Na₂S₂O₅，
（1）工艺流程可知，反应Ⅰ为生成NaHCO₃，氯化钠溶液通入氨气、二氧化碳生成碳酸氢钠与氯化铵，反应Ⅰ进行时应先通入氨气，增大HCO₃^-的浓度，便于NaHCO₃析出；
（2）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率；反应需要的物质，在其它的反应中又生成该物质，该物质可以循环利用，结合方式的反应判断；
（3）反应Ⅱ中发生反应Na₂CO₃+H₂O+SO₂=2NaHSO₃+CO₂↑，2NaHSO₃$\stackrel{△}{?}$Na₂S₂O₅+H₂O，根据碳酸钠与二氧化硫能完全反应判断，二者物质的量关系；
若SO₂不足Na₂S₂O₅产品中Na₂SO₃、Na₂CO₃等杂质含量增加；
（4）Na₂S₂O₅与稀硫酸反应生成SO₂，反应中S元素的化合价未发生变化，同时生成硫酸钠与水．

解答 解：该工艺的制备原理为：反应Ⅰ为生成NaHCO₃，加热生成Na₂CO₃，在反应Ⅱ中二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO₃与二氧化碳，加热NaHSO₃生成Na₂S₂O₅．
（1）工艺流程可知，反应Ⅰ为生成NaHCO₃，氯化钠溶液通入氨气、二氧化碳生成碳酸氢钠与氯化铵，反应方程式为：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
反应Ⅰ进行时应先通入氨气，增大HCO₃^-的浓度，便于NaHCO₃析出，
故答案为：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）硫磺燃烧前先加热成液态并通过喷嘴喷入焚硫炉中，增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率；
由转化关系可知，反应中需要CO₂、H₂O，其它反应又生成的CO₂、H₂O，故CO₂、H₂O可以重复利用；
故答案为：增大硫与空气的接触面积，使硫磺充分燃烧，加快反应速率；CO₂、H₂O；
（3）反应Ⅱ中发生反应Na₂CO₃+H₂O+2SO₂=2NaHSO₃+CO₂↑，2NaHSO₃$\stackrel{△}{?}$Na₂S₂O₅+H₂O，故SO₂与Na₂CO₃的物质的量之比接近
2：1恰好完全反应，若SO₂不足Na₂S₂O₅产品中Na₂SO₃、Na₂CO₃等杂质含量增加，Na₂S₂O₅产率降低；
故答案为：2：1；Na₂S₂O₅产品中Na₂SO₃、Na₂CO₃等杂质含量增加，Na₂S₂O₅产率降低；
（4）Na₂S₂O₅与稀硫酸反应生成SO₂，反应中S元素的化合价未发生变化，同时生成硫酸钠与水，反应离子方程式为：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O，
故答案为：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O．

点评 本题以制备焦亚硫酸钠为载体，考查学生对于工艺流程原理的理解、对操作与反应条件可知的理解，侯德榜制碱法、S与C等元素化合物的性质与转化、常用化学用语书写等，知识比较陌生，难度较大，理解制备原理是关键，需要学生具备扎实的基础与综合运用能力．