Question

10．甲酸钠广泛用作催化剂、稳定合成剂和印染行业的还原剂等．工业上可用CO和NaOH反应制甲酸钠晶体，CO主要来自电石炉废气（主要成分为CO，含少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等），合成甲酸钠的部分工艺流程如图：

回答下列问题：
（1）惰性材料作电极，电解“洗涤液”可回收硫．阳极的电解反应式可能是S^2--2e^-=S↓，（x-1）S+S^2-=S_x^2-．
（2）尾气的主要用途有合成氨原料、作燃料等．N₂的电子式为．
（3）合成塔中采用逆流操作（即液体从上向下喷洒），其目的是增大气液接触面积，提高反应物转化率．合成塔中主要反应的化学方程式为CO+NaOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;2MPa\;\;\;\;\;\;\;}}{160～200℃}$HCOONa．
（4）从合成塔中可得到甲酸钠稀溶液，则从该溶液中提取HCOONa•2H₂O晶体的主要步骤、洗涤、干燥．
（5）测定产品纯度：取m g样品溶于蒸馏水配制250mL溶液．准确量取25.00mL于锥形瓶，滴加适量稀硫酸，用c mol/L标准KMnO₄溶液滴定至终点，消耗标准液V mL．滴定反应为5HCOO^-+8H⁺+1MnO₄^-→5CO₂↑+1Mn²⁺+4H₂O（未配平）该HCOONa•2H₂O产品纯度为$\frac{5.2cV}{m}×100%$（用代数式表示）．

Answer 1

分析 电石炉废气（CO 75～90%，以及少量CO₂、H₂S、N₂、CH₄等）先除尘，然后用碱液洗涤，溶液中CO₂、H₂S反应生成盐，然后将气体通入合成塔，并加入NaOH溶液、加热至160-200℃、加压，最终得到HCOONa.2H₂O，最后剩余N₂和CH₄，将尾气排空，
（1）碱液洗涤除尘后的废气，CO₂、H₂S被吸收，洗涤液含有Na₂CO₃、Na₂S、NaOH，阳极为硫离子发生氧化反应；
（2）尾气为N₂和CH₄，据此分析；氮气分子中存在氮氮三键，氮原子最外层为8电子；据此书写即可；
（3）逆流操作可增大气液接触面积，提高反应物转化率；合成塔为CO和NaOH反应制甲酸钠；
（4）从溶液中获取溶质采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤再经洗涤干燥得到；
（5）根据化合价的升降变化和质量守恒可得滴定反应；根据高锰酸钾计算HCOONa•2H₂O的质量，据此计算其纯度．

解答 解：（1）碱液具有碱性，能吸收酸性气体，CO₂、H₂S都是酸性气体，被碱液吸收，发生的反应为CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O，洗涤液含有Na₂CO₃、Na₂S、NaOH，阳极为硫离子发生氧化反应：反应式为：S^2--2e^-=S↓；
故答案为：S^2--2e^-=S↓；
（2）尾气为N₂和CH₄，氮气为合成氨原料，甲烷作燃料；氮原子最外层有5个电子，需3个达稳定结构，所以其电子式为：；
故答案为：合成氨原料、作燃料等；；
（3）逆流操作可增大气液接触面积，提高反应物转化率；合成塔为CO和NaOH反应制甲酸钠，反应为：CO+NaOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;2MPa\;\;\;\;\;\;\;}}{160～200℃}$HCOONa；
故答案为：增大气液接触面积，提高反应物转化率；CO+NaOH$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;2MPa\;\;\;\;\;\;\;}}{160～200℃}$HCOONa；
（4）从溶液中提取HCOONa•2H₂O晶体的主要步骤蒸发浓缩、冷却结晶、过滤再经洗涤干燥得到；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（5）滴定反应为5HCOO^-+8H⁺+MnO₄^-=5CO₂↑+Mn²⁺+4H₂O，根据5HCOONa•2H₂O～5HCOO^-～MnO₄^-，则样品中m（HCOONa•2H₂O）=5×cmol/L×V×10^-3L×104g/mol×$\frac{250mL}{25mL}$=5.2cVg，该HCOONa•2H₂O产品纯度为$\frac{5.2cV}{m}×100%$；
故答案为：5；8；1；5；1；4；$\frac{5.2cV}{m}×100%$．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查离子反应、基本实验操作、氧化还原反应、纯度计算等知识点，明确反应原理及操作基本方法是解本题关键，题目难度不大．