题目内容

【题目】Na2S2O3应用广泛,水处理中常用作还原剂、冶金中常用作络合剂。

(1)Na2S2O3的实验室制法:装置如图(加热和夹持装置略):

已知:2Na2S + 3SO2 = 2Na2SO3 + 3S↓ 、Na2SO3 + S = Na2S2O3

①甲中发生反应的化学方程式为______。

②实验过程中,乙中的澄清溶液先变浑浊,后变澄清时生成大量的Na2S2O3。一段时间后,乙中再次出现少量浑浊,此时须立刻停止通入SO2。结合离子方程式解释此时必须立刻停止通入SO2的原因:______。

③丙中,NaOH溶液吸收的气体可能有______。

(2)实际工业生产中制得的Na2S2O3溶液中常混有少量Na2SO3,结合溶解度曲线(如图),获得Na2S2O35H2O的方法是______。

(3)Na2S2O3的用途:氨性硫代硫酸盐加热浸金是一种环境友好的黄金(Au)浸取工艺。

已知:I. Cu(NH3)42+=Cu2++4NH3;

II. Cu2+在碱性较强时受热会生成CuO沉淀。

①将金矿石浸泡在Na2S2O3、Cu(NH3)42+的混合溶液中,并通入O2。浸金反应的原理为:

i.Cu(NH3)42+ + Au + 2S2O32 Cu(NH3)2+ + Au(S2O3)23+ 2NH3

ii.4Cu(NH3)2+ + 8NH3+ O2 + 2H2O = 4Cu(NH3)42+ + 4OH

浸金过程Cu(NH3)42+起到催化剂的作用,金总反应的离子方程式为:______。

② 一定温度下,相同时间金的浸出率随体系pH变化曲线如如图,解释pH>10.5时,金的浸出率降低的可能原因_______。(写出2点即可)

【答案】Na2SO3 +H2SO4=Na2SO4+ SO2 ↑+ H2O 过量的SO2溶于水使溶液酸性增强,S2O32-+2H2SO3 =S↓+ SO2↑+ H2O +2HSO3-或S2O32- +2H+= S↓+ SO2↑+ H2O SO2(H2S)、CO2 将溶液蒸发浓缩、(趁热过滤)、降温结晶、过滤。 4Au + 8S2O32- + O2 + 2H2O = 4Au(S2O3)23- + 4OH-,碱性较强时生成的CuO沉淀覆盖在金矿石表面,降低(浸出)反应速率 pH>10.5时,部分Cu(NH3)42+转化成CuO,降低了Cu(NH3)42+浓度,降低(浸出)反应速率、碱性较强时氧气更易将S2O32-氧化,降低(浸出)反应速率。

【解析】

由题中提供的制备硫代硫酸钠的反应方程式以及装置图可知,需要由甲装置制备SO2,将其通入乙装置中反应才可;由于乙中盛放的是碳酸钠和硫化钠的混合溶液,而H2SO3的酸性比H2CO3和H2S都强,所以在乙装置中也可能会发生反应生成CO2和H2S气体;考虑到SO2在乙中可能无法反应完全,因此乙装置的出口气体可能含有SO2,CO2以及H2S,因此有必要设置丙装置对尾气进行处理。从含有亚硫酸钠杂质的硫代硫酸钠溶液中获得Na2S2O3·5H2O,考虑具体操作时,要结合题中给出的溶解度曲线进行分析,由于Na2SO3在较高温度时溶解度较小,相反的是,Na2S2O3·5H2O在较高温度时溶解度较大;因此需要先将溶液蒸发浓缩,在较高温度时,趁热过滤掉析出的Na2SO3杂质,再对滤液降温,使Na2S2O3·5H2O结晶析出,过滤即可。在书写黄金浸取的总反应方程式时,要注意在整个反应中所起的作用是催化作用,因此,总反应方程式中并未消耗和生成,实质是Au与O2之间的氧化还原反应;在分析利用硫代硫酸盐等进行黄金浸取时pH过高的条件下浸取率较低的原因时,要注意题中给出的关于以及Cu2+的反应性质。

(1)①通过分析可知,甲装置中生成了SO2,因此反应的化学方程式为:;

②结合题目中提供的制备硫代硫酸钠的方程式分析,制备过程中乙中的溶液先变浑浊,是因为生成了S单质,S单质继续与亚硫酸钠反应生成Na2S2O3,因此溶液又变澄清;若继续通SO2,由于会生成H2SO3,所以溶液的酸性会增强,溶液再次出现浑浊,说明S单质再次生成,那么原因就是:Na2S2O3在亚硫酸的作用下发生分解,产生了S单质,相关的离子方程式为:;

③通过分析可知,乙装置中出来的气体可能含有SO2,CO2和H2S,因此NaOH溶液吸收的气体可能有SO2,CO2和H2S;

(2)通过分析可知,从含有亚硫酸钠杂质的硫代硫酸钠溶液中获得Na2S2O3·5H2O,需要先将溶液蒸发浓缩,在较高温度时,趁热过滤掉析出的Na2SO3杂质,再对滤液降温,使Na2S2O3·5H2O结晶析出,再进行过滤即可;

(3)①由题可知,在整个反应中所起的作用是催化作用,因此,总反应并未消耗和生成,总反应实质是Au与O2之间的氧化还原反应,因此总反应的离子方程式为:;

②通过分析可知,碱性太强金的浸出率下降的原因可能是:pH>10.5时,部分转化成CuO,降低了浓度,从而使浸出率下降;或者是碱性较强时氧气更易将氧化,从而导致浸出率下降。

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