Question

9．工业上以侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠（Na₂S₂O₅）．其制备工艺流程如图：

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NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式为2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂．
（3）已知Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂，其离子方程式为S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O．
（4）反应I时应先通的气体为NH₃，副产品X的化学式是CuSO₄•5H₂O．
（5）为了减少产品Na₂S₂O₅中杂质含量，需控制反应II中气体与固体的物质的量之比约为2：1．

Answer 1

分析 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）根据流程确定反应物为NaCl、NH₃、CO₂，产物为NH₄Cl和碳酸氢钠；
（2）CuS与氧气反应生成黑色氧化铜和二氧化硫气体，根据化学方程式可计算出转移电子的物质的量；
（3）Na₂S₂O₅中硫元素的化合价为+4价，生成二氧化硫化合价没变；
（4）反应Ⅰ进行时应先通入氨气，增大HCO₃^-的浓度，便于NaHCO₃析出；氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，结晶得出硫酸铜晶体；
（5）反应Ⅱ中反应应是二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO₃，NaHSO₃再生成Na₂S₂O₅，反应方程式为Na₂CO₃+2 SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂，为了控制杂质，二氧化硫与碳酸氢钠应按反应方程式中比例关系反应．

解答 解：（1）流程确定反应物为NaCl、NH₃、CO₂，产物为NH₄Cl和碳酸氢钠，反应Ⅰ的化学方程式为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（2）硫化铜灼烧一定生成氧化铜和二氧化硫，反应的化学方程式为：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂，故答案为：2CuS+3O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CuO+2SO₂；
（3）根椐提示可知生成二氧化硫和水，Na₂S₂O₅与稀硫酸反应放出SO₂和水，反应的离子方程式为：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O，
故答案为：S₂O₅^2-+2H⁺=2SO₂↑+H₂O；
（4）反应Ⅰ进行时应先通入氨气，增大HCO₃^-的浓度，便于NaHCO₃析出；上述分析可知，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，得出硫酸铜晶体，副产品X的化学式是CuSO₄•5H₂O，
故答案为：NH₃；CuSO₄•5H₂O；
（5）从生产过程可以看出是硫酸铜晶体；从图示中可以看出二氧化碳和水可以再次利用，反应Ⅱ中气体与固体分别是二氧化硫和碳酸钠，这两种物质反应必须生成亚硫酸氢钠：反应Ⅱ中反应应是二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO₃，NaHSO₃再生成Na₂S₂O₅，反应方程式为Na₂CO₃+2SO₂+H₂O=2NaHSO₃+CO₂，因此气体与固体的物质的量之比为2：1，
故答案为：2：1．

点评 本题考查了物质置制备的实验方案分析，为高考常见题型，侧重考查学生的分析能力和实验能力，题目主要涉及物质性质的理解应用，离子方程式书写方法，注意试剂的选择和实验操作的目的，题目难度中等．