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.
| A. | FeS | B. | CuS | C. | CuCl2 | D. | FeCl3 |
| 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 |
| A. | 3种 | B. | 6种 | C. | 9种 | D. | 10种 |
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+ |
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.
| A. | 2-丙醇 | B. | 2,2-二甲基-1-丙醇 | ||
| C. | 溴乙烷 | D. | 2-甲基-1-丙醇 |
| 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 |